Stadig ingen krænkelse af Lorentz symmetri, trods stærkeste test endnu

(Phys.org) - Fysikere har fundet de stærkeste beviser endnu for ingen krænkelse af Lorentz symmetri, en af ​​relativitetens grundlæggende symmetrier. Lorentz symmetri siger, at resultatet af et eksperiment ikke afhænger af visse aspekter af dets omgivelser, nemlig hastigheden og retningen af ​​dens bevægelige referenceramme - egenskaber, der bliver relevante, når man studerer astronomiske objekter og udsender satellitter, for eksempel, samt for at forene kvantemekanik og generel relativitet.

"Vi ved, at generel relativitet og standardmodellen for partikelfysik ikke er de ultimative teorier, "fortalte medforfatter Marie-Christine Angonin ved Paris Observatory Phys.org . "Desuden, indtil nu, det har været umuligt at forene i en fælles teori disse to aspekter af fysikken. For at lykkes i denne søgen, næsten alle foreningsteorier forudsiger en brud på Lorentz -symmetrien. "

For at udføre den forbedrede test af Lorentz symmetri, teamet af fysikere fra Paris Observatory og University of California, Los Angeles, analyseret 44 års data fra observationer fra mållaserlaser (LLR).

LLR indebærer at sende laserpulser mellem en station på jorden til en reflektor på månen og tilbage, og måling af den tid, det tager for lyset at gennemføre rundrejsen, hvilket er cirka 2,5 sekunder. Moderne LLR -eksperimenter kan bestemme afstanden mellem jorden og månen inden for mindre end en centimeter.

I den nye undersøgelse, forskerne analyserede data fra mere end 20, 000 reflekterede laserstråler sendt mellem 1969 og 2013 af fem LLR -stationer placeret forskellige steder på Jorden. Lysets tur-retur-tid påvirkes af mange faktorer, fra Månens placering på himlen, til vejret og tidevandet, samt relativistiske effekter - som især er vigtige for at teste Lorentz symmetri.

For at analysere LLR -data i forbindelse med Lorentz symmetri, forskerne udviklede først en "månefememeris, "som er en model, der tegner sig for snesevis af faktorer til at beregne den estimerede position, hastighed, og Månens orientering i forhold til Jorden på et givet tidspunkt. Rammen for denne efemeri stammer fra en teori kaldet standardmodeludvidelsen (SME), som kombinerer generel relativitet og standardmodellen for partikelfysik, og giver mulighed for Lorentz symmetri bryde.

"For første gang, en global modellering af Earth-Moon-systemet er blevet udført inden for SMV-rammerne, "Angonin sagde." Det betyder, at de små og mellemstore bevægelsesligninger er inkluderet i efemerien såvel som i lysbanebeskrivelsen. Det får os til at udlede komplette og robuste begrænsninger for SMV -koefficienterne og følgelig for en hypotetisk brud på Lorentz -symmetri. "

Samlet set, forskernes analyse viser, at LLR -data er følsomme over for visse kombinationer af SMV -koefficienterne, men fandt ingen tegn på, at LLR afhænger af hastigheden eller retningen af ​​dens referenceramme, angiver ingen Lorentz symmetri bryder. På grund af datamængdenes omfang, resultaterne giver de strengeste begrænsninger endnu for SMV -koefficienterne, i nogle tilfælde forbedre dem med op til en størrelsesorden i forhold til tidligere forskning. Generelt, forbedring af disse begrænsninger betyder, at enhver overtrædelse af Lorentz symmetri skal være meget lille, hvis den overhovedet findes.

I fremtiden, forskerne planlægger at fortsætte med at søge efter krænkelser af Lorentz symmetri ved hjælp af andre astronomiske data.

"Vi ønsker at kombinere data fra LLR med data fra satellitafstand eller måneudforskning, og overveje mere udviklede modeller, hvor brud på Lorentz -symmetri opstår fra koblingen mellem stof og tyngdekraft, "Sagde Angonin.

© 2016 Phys.org