Войти
Измерения света от гамма-всплесков показывают, что скорость света не зависит от энергии. Современные поиски нарушения Лоренца - это научные исследования, которые ищут отклонения от лоренц-инвариантности или симметрии, набора фундаментальных рамок, которые лежат в основе современной науки и фундаментальной физики в частности. Эти исследования пытаются определить, могут ли существовать нарушения или исключения для хорошо известных физических законов, таких как специальная теория относительности и CPT-симметрия, как это предсказывается некоторыми вариациями квантовой гравитации, теории струн и некоторыми альтернативами общей теории относительности.
Нарушения Лоренца касаются фундаментальных предсказания специальной теории относительности, такие, как принцип относительности, постоянство скорости света во всех инерциальных системах отсчета и замедления времени, а также предсказания стандартной модели в физике элементарных частиц. Для оценки и прогнозирования возможных нарушений были изобретены теории специальной теории относительности и теории эффективного поля (EFT), такие как Standard-Model Extension (SME). Эти модели вводят нарушения Лоренца и CPT из-за спонтанного нарушения симметрии, вызванного гипотетическими фоновыми полями, что приводит к некоторого рода предпочтительным эффектам кадра. Это может привести, например, к модификации дисперсионного соотношения, вызывая различия между максимально достижимой скоростью материи и скоростью света.
Были проведены как земные, так и астрономические эксперименты, и были внедрены новые экспериментальные методы. На сегодняшний день нарушений Лоренца не зафиксировано, а исключения, в которых сообщалось о положительных результатах, были опровергнуты или лишены дополнительных подтверждений. Обсуждение многих экспериментов см. В Mattingly (2005). Подробный список результатов недавних экспериментальных поисков см. В Kostelecký and Russell (2008–2013). Для недавнего обзора и истории моделей нарушения Лоренца см. Liberati (2013).
Ранние модели, оценивающие возможность небольших отклонений от лоренц-инвариантности, были опубликованы между 1960-ми и 1990-ми годами. Кроме того, была разработана серия тестовых теорий специальной теории относительности и эффективных теорий поля (EFT) для оценки и оценки многих экспериментов, в том числе:
Однако Расширение Стандартной Модели (SME), в котором эффекты нарушения Лоренца вводятся спонтанным нарушением симметрии, используется для большинства современных анализов экспериментальных результатов. Он был введен Костелецким и его коллегами в 1997 г. и в последующие годы и содержал все возможные коэффициенты, нарушающие Лоренца и CPT, не нарушающие калибровочную симметрию. Он включает не только специальную теорию относительности, но также стандартную модель и общую теорию относительности. Модели, параметры которых могут быть связаны с МСП и, таким образом, можно рассматривать как частные случаи его, включают в себя старые RMS и С 2 модели, Coleman - Глэшоу модель, ограничивающую коэффициенты МСП размерности 4 операторов и вращения инвариантность, и GAMBINI - втягивание модель или модель Майерса-Поспелова, соответствующая размерности 5 или выше операторов SME.
Многие наземные эксперименты были проведены, в основном с оптическими резонаторами или ускорители частиц, с помощью которых отклонение от изотропии от скорости света испытаны. Параметры анизотропии задаются, например, теорией теста Робертсона-Мансури-Секса (RMS). Это позволяет различать соответствующие параметры, зависящие от ориентации и скорости. В современных вариантах эксперимента Майкельсона – Морли анализируется зависимость скорости света от ориентации аппарата и соотношение продольной и поперечной длин движущихся тел. Также были проведены современные варианты эксперимента Кеннеди – Торндайка, с помощью которого анализируется зависимость скорости света от скорости аппарата и соотношение замедления времени и сокращения длины ; недавно достигнутый предел для теста Кеннеди-Торндайка дает 7 10 −12. Текущая точность, с помощью которой можно исключить анизотропию скорости света, находится на уровне 10 −17. Это связано с относительной скоростью между солнечной системой и системой покоя космического микроволнового фонового излучения ∼368 км / с (см. Также эксперименты с резонатором Майкельсона – Морли ).
Кроме того, расширение стандартной модели (SME) может использоваться для получения большего количества коэффициентов изотропии в фотонном секторе. Он использует коэффициенты четности и нечетности (матрицы 3 × 3), и. Их можно интерпретировать следующим образом: представляют собой анизотропные сдвиги двусторонней (прямой и обратной) скорости света, представляют анизотропные различия в односторонней скорости встречных лучей вдоль оси и представляют собой изотропные (независимые от ориентации) сдвиги в односторонняя фазовая скорость света. Было показано, что такие изменения скорости света могут быть устранены подходящими преобразованиями координат и переопределениями поля, хотя соответствующие нарушения Лоренца не могут быть устранены, поскольку такие переопределения переносят эти нарушения только из фотонного сектора в материальный сектор SME. В то время как обычные симметричные оптические резонаторы подходят для тестирования эффектов четности и обеспечивают лишь крошечные ограничения на эффекты нечетной четности, также были созданы асимметричные резонаторы для обнаружения эффектов нечетной четности. Дополнительные коэффициенты в фотонном секторе, приводящие к двулучепреломлению света в вакууме, которое нельзя переопределить как другие фотонные эффекты, см. В § Двулучепреломление в вакууме.
Другой тип теста связанной односторонней изотропии скорости света в сочетании с электронным сектором SME был проведен Bocquet et al. (2010). Они искали колебаний в 3- импульса фотонов при вращении Земли, путем измерения комптоновского рассеяния на ультрарелятивистских электронов на монохроматических лазерных фотонов в кадре из космического микроволнового фонового излучения, как первоначально было предложено Ваге Гурзадяном и Амурской Маргарян (подробнее о что метод и анализ «Комптоновского края» см., например, обсуждение).
| Автор | Год | RMS | МСП | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ориентация | Скорость | |||||
| Michimura et al. | 2013 | (0,7 ± 1) × 10 −14 | (-0,4 ± 0,9) × 10 -10 | |||
| Baynes et al. | 2012 г. | (3 ± 11) × 10 −10 | ||||
| Baynes et al. | 2011 г. | (0,7 ± 1,4) × 10 −12 | (3,4 ± 6,2) × 10 −9 | |||
| Hohensee et al. | 2010 г. | (0,8 ± 0,6) × 10 −16 | (−1,5 ± 1,2) × 10 −12 | (-1,50 ± 0,74) × 10 -8 | ||
| Bocquet et al. | 2010 г. | ≤1,6 × 10 −14 | ||||
| Herrmann et al. | 2009 г. | (4 ± 8) × 10 −12 | (-0,31 ± 0,73) × 10 -17 | (-0,14 ± 0,78) × 10 -13 | ||
| Eisele et al. | 2009 г. | (−1,6 ± 6 ± 1,2) × 10 −12 | (0,0 ± 1,0 ± 0,3) × 10 −17 | (1,5 ± 1,5 ± 0,2) × 10 −13 | ||
| Tobar et al. | 2009 г. | (−4,8 ± 3,7) × 10 −8 | ||||
| Tobar et al. | 2009 г. | (−0,3 ± 3) × 10 −7 | ||||
| Мюллер и др. | 2007 г. | (7,7 ± 4,0) × 10 −16 | (1,7 ± 2,0) × 10 −12 | |||
| Carone et al. | 2006 г. | ≲3 × 10 −8 | ||||
| Stanwix et al. | 2006 г. | (9,4 ± 8,1) × 10 −11 | (-6,9 ± 2,2) × 10 -16 | (-0,9 ± 2,6) × 10 -12 | ||
| Herrmann et al. | 2005 г. | (−2,1 ± 1,9) × 10 −10 | (−3,1 ± 2,5) × 10 −16 | (−2,5 ± 5,1) × 10 −12 | ||
| Stanwix et al. | 2005 г. | (-0,9 ± 2,0) × 10 -10 | (-0,63 ± 0,43) × 10 -15 | (0,20 ± 0,21) × 10 −11 | ||
| Антонини и др. | 2005 г. | (+ 0,5 ± 3 ± 0,7) × 10 −10 | (−2,0 ± 0,2) × 10 −14 | |||
| Wolf et al. | 2004 г. | (-5,7 ± 2,3) × 10 -15 | (-1,8 ± 1,5) × 10 -11 | |||
| Wolf et al. | 2004 г. | (+ 1,2 ± 2,2) × 10 −9 | (3,7 ± 3,0) × 10 −7 | |||
| Мюллер и др. | 2003 г. | (+ 2,2 ± 1,5) × 10 −9 | (1,7 ± 2,6) × 10 −15 | (14 ± 14) × 10 −11 | ||
| Lipa et al. | 2003 г. | (1,4 ± 1,4) × 10 −13 | ≤10 −9 | |||
| Wolf et al. | 2003 г. | (+ 1,5 ± 4,2) × 10 −9 | ||||
| Braxmaier et al. | 2002 г. | (1,9 ± 2,1) × 10 −5 | ||||
| Хилс и Холл | 1990 г. | 6,6 × 10 −5 | ||||
| Брилле и Холл | 1979 г. | ≲5 × 10 −9 | ≲10 −15 | |||
Помимо наземных испытаний были проведены также астрометрические испытания с использованием лунного лазерного определения дальности (LLR), то есть посылки лазерных сигналов с Земли на Луну и обратно. Обычно они используются для проверки общей теории относительности и оцениваются с использованием параметризованного постньютоновского формализма. Однако, поскольку эти измерения основаны на предположении, что скорость света постоянна, их также можно использовать в качестве тестов специальной теории относительности, анализируя потенциальное расстояние и колебания орбиты. Например, Золтан Лайош Бэй и Уайт (1981) продемонстрировали эмпирические основы группы Лоренца и, следовательно, специальной теории относительности, проанализировав данные планетарного радара и LLR.
В дополнение к наземным экспериментам Кеннеди-Торндайка, упомянутым выше, Müller amp; Soffel (1995) и Müller et al. (1999) протестировали параметр зависимости RMS от скорости путем поиска аномальных колебаний расстояния с помощью LLR. Поскольку замедление времени уже подтверждено с высокой точностью, положительный результат будет доказывать, что скорость света зависит от скорости наблюдателя, а сокращение длины зависит от направления (как в других экспериментах Кеннеди-Торндайка). Однако никаких аномальных колебаний расстояния не наблюдалось с пределом зависимости среднеквадратичной скорости, сравнимым с пределом Хилса и Холла (1990, см. Таблицу выше справа).
Другой эффект, часто обсуждаемый в связи с квантовой гравитацией (КГ), - это возможность рассеивания света в вакууме ( т.е. зависимость скорости света от энергии фотона) из-за лоренц-нарушающих дисперсионных соотношений. Этот эффект должен быть сильным на уровнях энергии, сравнимых или превышающих планковскую энергию ГэВ, и в то же время чрезвычайно слабым при энергиях, доступных в лаборатории или наблюдаемых в астрофизических объектах. В попытке наблюдать слабую зависимость скорости от энергии во многих экспериментах исследовали свет от далеких астрофизических источников, таких как гамма-всплески и далекие галактики. В частности, группа Fermi-LAT смогла показать, что никакой энергетической зависимости и, следовательно, не наблюдается наблюдаемого нарушения Лоренца в фотонном секторе даже за пределами энергии Планка, что исключает большой класс лоренц-нарушающих моделей квантовой гравитации.
| Имя | Год | Границы QG (ГэВ) | |
|---|---|---|---|
| 95% CL | 99% CL | ||
| Vasileiou et al. | 2013 | gt; 7,6 × E Pl | |
| Nemiroff et al. | 2012 г. | gt; 525 × E Pl | |
| Ферми-LAT-GBM | 2009 г. | gt; 3,42 × E Pl | gt; 1,19 × E Pl |
| HESS | 2008 г. | ≥7,2 × 10 17 | |
| МАГИЯ | 2007 г. | ≥0,21 × 10 18 | |
| Эллис и др. | 2007 г. | ≥1,4 × 10 16 | |
| Ламон и др. | 2007 г. | ≥3,2 × 10 11 | |
| Martinez et al. | 2006 г. | ≥0,66 × 10 17 | |
| Boggs et al. | 2004 г. | ≥1,8 × 10 17 | |
| Эллис и др. | 2003 г. | ≥6,9 × 10 15 | |
| Эллис и др. | 2000 г. | ≥10 15 | |
| Каарет | 1999 г. | gt; 1,8 × 10 15 | |
| Шефер | 1999 г. | ≥2,7 × 10 16 | |
| Биллер | 1999 г. | gt; 4 × 10 16 | |
Нарушение Лоренцем дисперсионных соотношений из-за наличия анизотропного пространства может также привести к двойному лучепреломлению в вакууме и нарушениям четности. Например, плоскость поляризации фотонов может вращаться из-за разницы скоростей между левыми и правыми фотонами. В частности, исследуются гамма-всплески, галактическое излучение и космическое микроволновое фоновое излучение. Приведены коэффициенты SME и для нарушения Лоренца, 3 и 5 обозначают используемые массовые размеры. Последнее соответствует в EFT из Meyers и Поспелова по, будучи масса Планка.
| Имя | Год | Границы малого и среднего бизнеса | Привязка EFT, | |
|---|---|---|---|---|
| (ГэВ) | (ГэВ −1) | |||
| Götz et al. | 2013 | ≤5,9 × 10 −35 | ≤3,4 × 10 −16 | |
| Toma et al. | 2012 г. | ≤1,4 × 10 −34 | ≤8 × 10 −16 | |
| Laurent et al. | 2011 г. | ≤1,9 × 10 -33 | ≤1,1 × 10 −14 | |
| Stecker | 2011 г. | ≤4,2 × 10 −34 | ≤2,4 × 10 −15 | |
| Kostelecký et al. | 2009 г. | ≤1 × 10 −32 | ≤9 × 10 −14 | |
| QUaD | 2008 г. | ≤2 × 10 −43 | ||
| Kostelecký et al. | 2008 г. | = (2,3 ± 5,4) × 10 −43 | ||
| Maccione et al. | 2008 г. | ≤1,5 × 10 −28 | ≤9 × 10 −10 | |
| Komatsu et al. | 2008 г. | = (1,2 ± 2,2) × 10 −43 | ||
| Канниашвили и др. | 2008 г. | ≤2,5 × 10 −43 | ||
| Xia et al. | 2008 г. | = (2,6 ± 1,9) × 10 −43 | ||
| Cabella et al. | 2007 г. | = (2,5 ± 3,0) × 10 −43 | ||
| Fan et al. | 2007 г. | ≤3,4 × 10 −26 | ≤2 × 10 −7 | |
| Feng et al. | 2006 г. | = (6,0 ± 4,0) × 10 −43 | ||
| Gleiser et al. | 2001 г. | ≤8,7 × 10 −23 | ≤4 × 10 −4 | |
| Carroll et al. | 1990 г. | ≤2 × 10 −42 | ||
Нарушения Лоренца могут привести к различиям между скоростью света и предельной или максимально достижимой скоростью (MAS) любой частицы, тогда как в специальной теории относительности скорости должны быть одинаковыми. Одна из возможностей состоит в том, чтобы исследовать запрещенные иначе эффекты при пороговой энергии в связи с частицами, имеющими зарядовую структуру (протоны, электроны, нейтрино). Это связано с тем, что дисперсионное соотношение предполагается модифицированным в моделях EFT с нарушением Лоренца, таких как SME. В зависимости от того, какая из этих частиц движется быстрее или медленнее скорости света, могут возникать следующие эффекты:
Поскольку астрономические измерения также содержат дополнительные допущения, такие как неизвестные условия при излучении или вдоль пути, пройденного частицами, или природа частиц, наземные измерения обеспечивают более четкие результаты, даже если границы более широкие (следующие границы описывают максимальные отклонения между скоростью света и предельной скоростью вещества):
| Имя | Год | Границы | Частицы | Место нахождения | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Распад фотона | Черенков | Синхротрон | GZK | ||||
| Stecker | 2014 г. | ≤5 × 10 - 21 | Электрон | Астрономический | |||
| Стекер и Скалли | 2009 г. | ≤4,5 × 10 - 23 | UHECR | Астрономический | |||
| Альтшул | 2009 г. | ≤5 × 10 - 15 | Электрон | Наземный | |||
| Hohensee et al. | 2009 г. | ≤ − 5,8 × 10 - 12 | ≤1,2 × 10 - 11 | Электрон | Наземный | ||
| Bi et al. | 2008 г. | ≤3 × 10 - 23 | UHECR | Астрономический | |||
| Клинкхамер и Шрек | 2008 г. | ≤ − 9 × 10 - 16 | ≤6 × 10 - 20 | UHECR | Астрономический | ||
| Klinkhamer amp; Risse | 2007 г. | ≤2 × 10 - 19 | UHECR | Астрономический | |||
| Кауфхольд и др. | 2007 г. | ≤10 - 17 | UHECR | Астрономический | |||
| Альтшул | 2005 г. | ≤6 × 10 - 20 | Электрон | Астрономический | |||
| Gagnon et al. | 2004 г. | ≤ − 2 × 10 - 21 | ≤5 × 10 - 24 | UHECR | Астрономический | ||
| Jacobson et al. | 2003 г. | ≤ − 2 × 10 - 16 | ≤5 × 10 - 20 | Электрон | Астрономический | ||
| Коулман и Глэшоу | 1997 г. | ≤-1,5 × 10 - 15 | ≤5 × 10 - 23 | UHECR | Астрономический | ||
С помощью такого рода спектроскопических экспериментов - иногда также называемых экспериментами Хьюза-Древера - проверяются нарушения лоренц-инвариантности во взаимодействиях протонов и нейтронов путем изучения уровней энергии этих нуклонов с целью обнаружения анизотропии их частот («часов»).. Используя спин-поляризованные торсионные весы, также можно исследовать анизотропию по отношению к электронам. Используемые методы в основном сосредоточены на векторных спиновых взаимодействиях и тензорных взаимодействиях и часто описываются в терминах нечетных / четных СРТ SME (в частности, параметры b μ и c μν). Такие эксперименты в настоящее время являются наиболее чувствительными на Земле, поскольку точность, с которой можно исключить нарушения Лоренца, находится на уровне 10 −33 ГэВ.
Эти тесты могут использоваться для ограничения отклонений между максимально достижимой скоростью вещества и скоростью света, в частности, в отношении параметров c μν, которые также используются при оценке упомянутых выше пороговых эффектов.
| Автор | Год | Границы малого и среднего бизнеса | Параметры | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Протон | Нейтрон | Электрон | |||
| Allmendinger et al. | 2013 | lt;6,7 × 10 -34 | б μ | ||
| Hohensee et al. | 2013 | (−9,0 ± 11) × 10 −17 | c μν | ||
| Peck et al. | 2012 г. | lt;4 × 10 −30 | lt;3,7 × 10 −31 | б μ | |
| Smiciklas et al. | 2011 г. | (4,8 ± 4,4) × 10 −32 | c μν | ||
| Gemmel et al. | 2010 г. | lt;3,7 × 10 −32 | б μ | ||
| Brown et al. | 2010 г. | lt;6 × 10 −32 | lt;3,7 × 10 −33 | б μ | |
| Альтарев и др. | 2009 г. | lt;2 × 10 −29 | б μ | ||
| Heckel et al. | 2008 г. | (4,0 ± 3,3) × 10 −31 | б μ | ||
| Wolf et al. | 2006 г. | (−1,8 ± 2,8) × 10 −25 | c μν | ||
| Canè et al. | 2004 г. | (8,0 ± 9,5) × 10 −32 | б μ | ||
| Heckel et al. | 2006 г. | lt;5 × 10 −30 | б μ | ||
| Хамфри и др. | 2003 г. | lt;2 × 10 −27 | б μ | ||
| Hou et al. | 2003 г. | (1,8 ± 5,3) × 10 −30 | б μ | ||
| Филлипс и др. | 2001 г. | lt;2 × 10 −27 | б μ | ||
| Bear et al. | 2000 г. | (4,0 ± 3,3) × 10 −31 | б μ | ||
Классические эксперименты по замедлению времени, такие как эксперимент Айвса – Стилуэлла, эксперименты с ротором Мессбауэра и эксперименты по замедлению времени движущихся частиц, были усовершенствованы за счет модернизированного оборудования. Например, доплеровский сдвиг от литиевых ионов, движущихся с высокой скоростью оценивается с помощью насыщенного спектроскопии в тяжелых ионных накопителях. Для получения дополнительной информации см. Современные эксперименты Айвза – Стилвелла.
Текущая точность, с которой измеряется замедление времени (с использованием теории теста RMS), находится на уровне ~ 10-8. Было показано, что эксперименты типа Айвса-Стилвелла также чувствительны к изотропному коэффициенту скорости света SME, как указано выше. Chou et al. (2010) даже удалось измерить сдвиг частоты на ~ 10 −16 из-за замедления времени, а именно на повседневных скоростях, таких как 36 км / ч.
| Автор | Год | Скорость | Максимальное отклонение от замедления времени | Границы среднеквадратичного значения четвертого порядка |
|---|---|---|---|---|
| Новотный и др. | 2009 г. | 0,34c | ≤1,3 × 10 - 6 | ≤1,2 × 10 - 5 |
| Рейнхардт и др. | 2007 г. | 0,064c | ≤8,4 × 10 - 8 | |
| Saathoff et al. | 2003 г. | 0,064c | ≤2.2 × 10 - 7 | |
| Grieser et al. | 1994 г. | 0,064c | ≤1 × 10 - 6 | ≤2,7 × 10 - 4 |
Еще одна фундаментальная симметрия природы - это CPT-симметрия. Было показано, что нарушения CPT приводят к нарушениям Лоренца в квантовой теории поля (хотя бывают и нелокальные исключения). CPT-симметрия требует, например, равенства масс и равенства скоростей распада между веществом и антивеществом.
Современные тесты, подтверждающие симметрию КПН, проводятся в основном в нейтральном мезонном секторе. В ускорителях больших частиц также были проведены прямые измерения разницы масс между топ- и антитоп-кварками.
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Используя SME, можно также сформулировать дополнительные последствия нарушения CPT в нейтральном мезонном секторе. Также были проведены другие тесты CPT, связанные с МСП:
Частицы третьего поколения были исследованы на предмет потенциальных нарушений Лоренца с использованием SME. Например, Альтшул (2007) установил верхние пределы лоренцевского нарушения тау 10 -8, ища аномальное поглощение астрофизического излучения высоких энергий. В эксперименте BaBar (2007 г.), эксперименте D0 (2015 г.) и эксперименте LHCb (2016 г.) проводился поиск сидерических вариаций во время вращения Земли с использованием B-мезонов (таким образом, нижних кварков ) и их античастиц. Сигнал, нарушающий Лоренц и CPT, не обнаружен с верхними пределами в диапазоне 10 −15 - 10 −14 ГэВ. Также пары топ-кварков были исследованы в эксперименте D0 (2012). Они показали, что образование поперечных сечений этих пар не зависит от звездного времени во время вращения Земли.
Границы нарушения Лоренца для рассеяния Бхабхи были даны Чарнески и др. (2012). Они показали, что дифференциальные сечения векторной и осевой связи в КЭД становятся зависимыми от направления при наличии нарушения Лоренца. Они не обнаружили никаких указаний на такой эффект, установив верхний предел для нарушений Лоренца.
Также было проанализировано влияние нарушения Лоренца на гравитационные поля и, следовательно, на общую теорию относительности. Стандартной структурой для таких исследований является параметризованный постньютоновский формализм (PPN), в котором эффекты предпочтительной системы отсчета, нарушающие Лоренц, описываются параметрами (см. Статью PPN о границах наблюдений для этих параметров). Нарушения Лоренца также обсуждаются в связи с альтернативами общей теории относительности, такими как петлевая квантовая гравитация, возникающая гравитация, теория эфира Эйнштейна или гравитация Горжавы-Лифшица.
Также SME подходит для анализа нарушений Лоренца в гравитационном секторе. Бейли и Костелеки (2006) ограничили нарушения Лоренца вплоть до анализа сдвигов перигелия Меркурия и Земли и вплоть до прецессии солнечного спина. Battat et al. (2007) исследовали данные лунного лазерного дальномера и не обнаружили колебательных возмущений на лунной орбите. Их самая сильная граница для малых и средних предприятий, исключая нарушение Лоренца, была. Иорио (2012) получил оценки на уровне, исследуя кеплеровские элементы орбиты пробной частицы, на которую действуют лоренц-нарушающие гравитомагнитные ускорения. Се (2012) проанализировал продвижение периастра из двойных пульсаров, устанавливая лимиты на нарушении Лоренца на уровне.
Хотя осцилляции нейтрино были экспериментально подтверждены, теоретические основы все еще противоречивы, как это видно из дискуссии, связанной со стерильными нейтрино. Это очень усложняет предсказание возможных нарушений Лоренца. Принято считать, что осцилляции нейтрино требуют определенной конечной массы. Однако осцилляции также могут возникать как следствие нарушений Лоренца, поэтому есть предположения относительно того, насколько эти нарушения влияют на массу нейтрино.
Кроме того, была опубликована серия исследований, в которых проверялась звездная зависимость возникновения нейтринных осцилляций, которые могли возникнуть при наличии предпочтительного фонового поля. Это, возможные нарушения CPT и другие коэффициенты нарушений Лоренца в рамках SME были протестированы. Здесь сформулированы некоторые из достигнутых оценок ГэВ для выполнения лоренц-инвариантности:
| Имя | Год | Границы SME (ГэВ) |
|---|---|---|
| Двойной чуц | 2012 г. | ≤10 −20 |
| МИНОС | 2012 г. | ≤10 −23 |
| MiniBooNE | 2012 г. | ≤10 −20 |
| Кубик льда | 2010 г. | ≤10 −23 |
| МИНОС | 2010 г. | ≤10 −23 |
| МИНОС | 2008 г. | ≤10 −20 |
| LSND | 2005 г. | ≤10 −19 |
С момента открытия осцилляций нейтрино предполагается, что их скорость немного ниже скорости света. Прямые измерения скорости указываются верхний предел для относительных разностей скоростей между светом и нейтрино lt;10 -9 см измерения скорости нейтрино.
Также косвенные ограничения на скорость нейтрино на основе эффективных теорий поля, таких как SME, могут быть достигнуты путем поиска пороговых эффектов, таких как вакуумное черенковское излучение. Например, нейтрино должны проявлять тормозное излучение в форме рождения электрон-позитронных пар. Другая возможность в тех же рамках - исследование распада пионов на мюоны и нейтрино. Сверхсветовые нейтрино значительно замедлили бы эти процессы распада. Отсутствие этих эффектов указывает на жесткие ограничения на разницу скоростей между светом и нейтрино.
Различия в скоростях между ароматами нейтрино также могут быть ограничены. Сравнение мюонных и электронных нейтрино, проведенное Коулманом и Глэшоу (1998), дало отрицательный результат с пределами lt;6 × 10 22.
| Имя | Год | Энергия | Границы SME для (v - c) / c | |
|---|---|---|---|---|
| Вакуумный черенков | Распад пиона | |||
| Stecker et al. | 2014 г. | 1 ПэВ | lt;5,6 × 10 −19 | |
| Borriello et al. | 2013 | 1 ПэВ | 10 −18 | |
| Cowsik et al. | 2012 г. | 100 ТэВ | 10 −13 | |
| Huo et al. | 2012 г. | 400 ТэВ | lt;7,8 × 10 −12 | |
| ИКАРУС | 2011 г. | 17 ГэВ | lt;2,5 × 10 −8 | |
| Cowsik et al. | 2011 г. | 400 ТэВ | 10 −12 | |
| Bi et al. | 2011 г. | 400 ТэВ | 10 −12 | |
| Коэн / Глэшоу | 2011 г. | 100 ТэВ | lt;1,7 × 10 −11 | |
В 2001 году в эксперименте LSND наблюдалось превышение на 3.8σ антинейтринных взаимодействий в нейтринных осцилляциях, что противоречит стандартной модели. Первые результаты более позднего эксперимента MiniBooNE, казалось, исключили эти данные выше шкалы энергий 450 МэВ, но они проверяли взаимодействия нейтрино, а не антинейтрино. Однако в 2008 году они сообщили об избытке электроноподобных нейтринных событий в диапазоне 200–475 МэВ. А в 2010 г. при проведении с антинейтрино (как в LSND) результат соответствовал результату LSND, то есть наблюдалось превышение на шкале энергий от 450–1250 МэВ. Могут ли эти аномалии быть объяснены стерильными нейтрино или они указывают на нарушения Лоренца, все еще обсуждается и подлежит дальнейшим теоретическим и экспериментальным исследованиям.
В 2011 году OPERA Collaboration опубликовала (в препринте arXiv, не прошедшем экспертную оценку ) результаты нейтринных измерений, согласно которым нейтрино движутся немного быстрее света. По-видимому, нейтрино пришли раньше, на ~ 60 нс. Стандартное отклонение было 6σ, очевидно, за пределом 5σ необходимого для значимого результата. Однако в 2012 году выяснилось, что этот результат связан с ошибками измерений. Конечный результат соответствовал скорости света; см. Нейтринная аномалия быстрее света.
В 2010 году MINOS сообщил о различиях между исчезновением (и, следовательно, массами) нейтрино и антинейтрино на уровне 2,3 сигма. Это нарушило бы симметрию CPT и симметрию Лоренца. Однако в 2011 году MINOS обновил свои результаты по антинейтрино; после оценки дополнительных данных они сообщили, что разница не так велика, как первоначально предполагалось. В 2012 году они опубликовали статью, в которой сообщили, что теперь разница устранена.
В 2007 году коллаборация MAGIC опубликовала статью, в которой заявили о возможной энергетической зависимости скорости фотонов из галактики Маркарян 501. Они признали, что к такому же результату мог привести возможный эффект энергозависимой эмиссии. Однако результат MAGIC был заменен существенно более точными измерениями группы Fermi-LAT, которая не смогла найти никакого эффекта даже за пределами энергии Планка. Подробнее см. Раздел Дисперсия.
В 1997 году Нодланд и Ральстон заявили, что обнаружили вращение плоскости поляризации света, исходящего от далеких радиогалактик. Это указывало бы на анизотропию пространства. Это вызвало определенный интерес в СМИ. Однако сразу же появились критические замечания, оспаривающие интерпретацию данных и ссылающиеся на ошибки в публикации. Более поздние исследования не обнаружили никаких доказательств этого эффекта (см. Раздел о двулучепреломлении).
