科学家用深海望远镜检验相对论，“爱因斯坦的理论再次经受住了考验”

据物理学家组织网报道，欧洲立方千米中微子望远镜（KM3NeT）国际合作组利用位于地中海深处的KM3NeT/ORCA中微子望远镜，分析了超过5800个大气中微子候选事件，以检验爱因斯坦相对论的关键原则洛伦兹不变性。实验结果表明，爱因斯坦的理论再次经受住了考验。

相关研究已于当地时间11月4日发表在期刊《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上。

洛伦兹不变性是爱因斯坦相对论的核心原则，指普遍的物理学方程在洛伦兹变换下保持不变，即物理定律在所有惯性参考系中保持一致。不过，一些试图调和广义相对论和量子物理学的理论认为，时空可能并非连续，而是由极小的离散单元构成，这可能导致洛伦兹不变性被破坏。

因此，检验洛伦兹不变性是探索相关理论的重要步骤。中微子被视为研究此类物理现象的“探针”，它很少与物质发生相互作用，能够穿过地球并传播极长的距离。在传播过程中，中微子还会从一种“味”转变为另一种“味”，这种现象被称为中微子振荡。

物理学家组织网指出，科学家能够非常精确地预测这种转变的概率，如果观测到的结果偏离预测，就可能揭示新的物理现象，其中包括可能违背洛伦兹不变性的现象。

为了寻找此类偏差，研究人员分析了KM3NeT/ORCA中微子望远镜六个观测单元在1.4年里收集的数据，将观测到的中微子能量和到达方向与理论预测进行了比较。除设定新的效应上限外，研究还首次直接限制了涉及μ子和τ子两种中微子及其振荡方式的某些洛伦兹不变性破缺效应。

经过对5828个大气中微子候选事件的分析后，研究团队没有发现任何违背洛伦兹不变性的迹象。

论文通讯作者之一、德国埃尔朗根-纽伦堡大学埃尔朗根天体粒子物理中心研究员阿尔巴·多米表示：“我们仍然不知道我们的时空到底是连续性的，还是离散的。寻找破坏洛伦兹不变性的迹象，是研究这种可能性的一种方法。”

KM3NeT项目由两个大型中微子探测器组成，其中意大利西西里岛附近的深海宇宙学天体粒子研究探测器（ARCA）位于水下3450米处，法国普罗旺斯附近的深海宇宙学振荡研究探测器（ORCA）位于水下2450米处，通过捕捉中微子与水作用产生的切伦科夫光进行探测。