Jawel: de Relativiteitstheorie is weer bewezen, dit keer voor zéér hoge energieën

Natuurkundigen moeten de tel kwijt zijn hoe vaak Einstein’s Relativiteitstheorie bewezen is. Onderzoekers van de Chinese Academie voor Wetenschappen hebben de zogeheten Lorentz symmetrie of invariantie bekeken bij ultrahoge energieën en daar komt uit naar voren dat ook bij die zeer hoge energieën geen verbreking van die symmetrie plaatsvind. Aangezien de Lorentz symmetrie – het verschijnsel dat een bepaalde eigenschap niet afhangt van het inertiaalstelsel waarin men werkt ^[1]in gewoon Nederlands dat alle natuurwetten hetzelfde zijn, ongeacht waar je je bevindt in het heelal of met welke snelheid je beweegt. en dat genoemd is naar onze landgenoot Hendrik Lorentz – één van de pilaren is van de Speciale Relativiteitstheorie (SRT) betekent deze waarneming dat daarmee ook de SRT weer is bevestigd.

Volgens de SRT is de lichtsnelheid de hoogste snelheid van materie en straling in het heelal. Of die snelheidslimiet kan worden overschreden, kan worden getest door het breken van Lorentz-symmetrie of schending van Lorentz-invariantie te onderzoeken. Theoretici denken dat zo’n schending inderdaad kan plaatsvinden en wel bij zéér hoge energieën, bij energieën in de buurt van de zogeheten Planck-energieschaal, die ligt bij 10^19 GeV (1 GeV is een miljard elektronvolt). In deeltjersversnellers op aarde komt men tot energieën van zo’n 10^4 GeV, dus bij lange na niet in de buurt van de Planckschaal. Maar deeltjes van de kosmische straling kunnen veel energierijker zijn, doordat ze afkomstig zijn van extreme objecten zoals superzware zwarte gaten en supernovae, en dat levert hun energieën op tot wel 1,4 PeV (1 PeV=10^15 elektronvolt, weliswaar nog lang geen Planckschaal, maar veel meer dan wat men op aarde kan produceren). En dat is wat Bi Xiaojun en z’n team deden met het Large High Altitude Air-shower Observatory (LHAASO – zie foto hierboven) in de Chinese provincie Sichuan: kosmische straling met ultrahoge energieën bestuderen en dan kijken of je kunt zien of de Lorentz symmetrie verbroken wordt. Dat zou bijvoorbeeld te zien moeten zijn als fotonen met ultrahoge energieën onstabiel worden en dan vervallen in elektron-positronparen of in drie losse fotonen, hetgeen dan tot uiting komt als een gat in het gammaspectrum van de kosmische straling, een abrupte ‘cutoff’ gelegen in het gammadeel van het EM spectrum. Maar je raadt het al: dat gat werd niet gevonden, wijzend op het overeind blijven van de Lorentz symmetrie. Hier is het vakartikel over de waarnemingen aan de kosmische straling, verschenen in de Physical Review Letters (2022). Bron: Phys.org.