Международная группа физиков использовала данные подводного нейтринного телескопа KM3NeT/ORCA, чтобы проверить один из фундаментальных принципов теории относительности Альберта Эйнштейна. Детектор расположен на дне Средиземного моря, примерно в 2,4 км под поверхностью воды, недалеко от побережья Франции.
Ученые проверяли лоренц-инвариантность — принцип, согласно которому законы физики не меняются в зависимости от скорости движения наблюдателя или направления, в котором он смотрит. Он лежит в основе специальной теории относительности и играет важную роль в современных физических моделях.
Исследователи решили проверить, не нарушается ли этот принцип при движении нейтрино — практически не взаимодействующих с веществом элементарных частиц. Они могут проходить сквозь планету и менять один тип на другой во время движения. Такие превращения называют нейтринными осцилляциями. Их вероятность можно достаточно точно рассчитать, поэтому любые отклонения от ожидаемого поведения могли бы указывать на неизвестные физические явления.
Команда проанализировала 5 828 событий, связанных с атмосферными нейтрино. Для этого использовали данные, собранные за 1,4 года работы первых шести детекторных линий ORCA. Некоторые частицы перед регистрацией прошли через всю Землю.
Нарушений лоренц-инвариантности ученые не обнаружили. Однако исследование позволило установить более строгие ограничения на возможные отклонения от этого принципа. В частности, физики впервые получили прямые ограничения для некоторых эффектов, которые могли бы по-разному влиять на мюонные и тау-нейтрино.
Результат примечателен тем, что на момент сбора данных телескоп находился на ранней стадии строительства и работал лишь с шестью детекторными линиями. Несмотря на это, точность отдельных измерений оказалась сопоставима с результатами более крупных экспериментов IceCube и Super-Kamiokande.
В дальнейшем ученые планируют продолжить исследования с помощью других частей обсерватории KM3NeT. Особый интерес представляют нейтрино очень высоких энергий, прибывающие от далеких космических источников: некоторые возможные отклонения от предсказаний теории могут проявляться сильнее на больших расстояниях.
Читайте также: Найдено математическое доказательство невозможности путешествия во времени