根據日本宇宙航空研究開發機構的伊卡洛斯探測器對所謂伽馬射線暴的新觀測，來自宇宙中最劇烈的爆炸的一些光線正在讓科學家能夠探測時空的本質。這些爆發釋放的光子有助於限制所有自然力的統一模型——科學家稱之為“萬物理論”。
利用航天器上的伽馬射線暴偏振儀 (GAP)，一個日本科學家團隊已經做出了迄今為止對高能伽馬射線暴光子最精確的測量。
大阪大學的 Kenji Toma 在一份宣告中說：“這一結果對量子引力提出了基本的約束，量子引力是調和愛因斯坦的相對論和量子理論的夢想理論。”
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
量子宇宙
伽馬射線暴是非常強大的爆炸，被認為是由諸如恆星死亡和緻密中子星碰撞等劇烈事件引起的。Toma 和他的團隊利用伽馬射線暴的詳細測量來研究光子的特性，並確定它們的偏振，或者說它們的電場相對於粒子運動是如何定向的。偏振光的電場在垂直於光子傳播方向的軸上上下跳動。[我們可能生活在多元宇宙中的 5 個理由]
賓夕法尼亞大學的天體物理學家德里克·福克斯透過電子郵件告訴 SPACE.com，“電影院中的大多數 3D 投影系統以兩種不同的偏振方式投射電影的兩個版本——都與水平方向成 45 度角，但彼此垂直——這樣，當你透過適當偏振的眼鏡觀看電影時，左眼看到的是為左眼準備的電影版本，右眼看到的是為右眼準備的電影版本。”福克斯並不是這些發現背後的團隊成員，但他研究的伽馬射線暴與本例中觀察到的類似。
這些發現可能對超弦理論產生影響——超弦理論認為，所有基本粒子實際上都是振動弦的環——這是統一自然力並建立萬物理論的一種嘗試。如果這個想法是正確的，它將有助於調和兩個相互矛盾的理論：愛因斯坦的廣義相對論（描述像引力這樣非常大的事物）和量子力學（描述非常小的領域）。
福克斯說：“我們生活在一個量子宇宙中——需要量子力學來描述亞原子層面上所有力和所有粒子的行為。” “最終，我們可以希望開發出關於這些現象的‘量子引力’理論。”
違反對稱性
超弦理論科學家預測，如果粒子和反粒子（反物質是正常物質的相反形式）互換位置並且時間倒流，世界看起來仍然一樣。如果發現任何證據表明物質和反物質的行為實際上不同，或者違反了它們明顯的對稱性，它可能會為超弦理論提供支援。
福克斯說：“如果任何物理過程證明它被違反了，即使是在某個很小的程度上，那麼這將從根本上改變當前構建所有自然力統一模型的理論方法的方向。”
收集觀測證據可能具有挑戰性，因為許多量子結構太小而無法用地球上的現有技術進行探測，因此基於空間的探測器是必要的。
迄今為止，來自伽馬射線暴的光子流沒有顯示出其極性旋轉的變化。如果時間倒流，粒子和反粒子互換，這種旋轉將表明缺乏對稱性。
透過比以往任何時候都更高的精度研究了三個伽馬射線暴，Toma 和他的團隊發現光子的偏振沒有變化，這意味著對稱性至少在 1000 萬分之一的範圍內是一致的。這是約束自然規律的新記錄，將影響建立統一理論的嘗試。
該研究將發表在即將出版的《物理評論快報》雜誌上。
強大的來源
伽馬射線暴是短暫的尖峰，可以持續幾秒到幾分鐘。它們的光以高能光子的形式傳播數十億光年，這些光子無法穿透地球大氣層。
在幾秒鐘內釋放出相當於太陽一生所釋放的能量，這種爆炸可能來自中子星或黑洞形成過程中的爆發——這是恆星死亡的兩種可能結果——或者中子星的突然碰撞。此類事件中涉及的強大力量幾乎將光子加速到光速。
福克斯說：“與射電或光學光子相比，伽馬射線暴具有相對較高的能量，這使它們成為探測時空可能量子結構的有用探測器。”他接著稱它們為“這些測試的目標源的自然選擇”。
伊卡洛斯號於 2010 年 5 月發射，是第一艘配備太陽帆的航天器。GAP 位於探測器的後端，背對太陽，指向深空。
版權所有 2012 SPACE.com，TechMediaNetwork 公司。保留所有權利。未經許可，不得釋出、廣播、改寫或重新分發此材料。