檢驗宇宙的速度極限
在物理學中，洛倫茲不變性指的是物理定律對所有的觀察者來說都是一樣的，無論這些觀察者位處何處，也不管他們移動的速度有多快。
洛倫茲不變性是愛因斯坦的狹義相對論的核心，它告訴我們，光速在真空中總是以恆定的速度傳播。物理學家會通過精確測量能量極高的光子來檢驗這一不變性。但在迄今為止的所有測量中，這個數值都是恆定的，即使是在使用粒子加速器產生的最高能量水平下進行的測量都是如此。
儘管如此，科學家一直都在設法探索其有效性的極限。最近，一項新的研究更進一步地提高了光子的能量水平，結果發現光速仍然維持不變。研究人員將這一發現發表在了近期的《物理評論快報》上。
對遠距離天體物理源釋放出的高能射線——比如高能伽馬射線進行觀測，是檢驗洛倫茲不變性的一種有效方法。因為如果這些極高能光子的傳播速度超過了光速（也就說違反了洛倫茲不變性），那麼理論上，光子是會衰變的（比如光子可以衰變成電子和正電子，或者衰變成多個光子）。伽馬射線具有極高的能量，從天文距離探測高能伽馬射線將能使相對論得到更為嚴格的檢驗。
研究小組分析了高海拔切倫科夫（HAWC）天文台所收集的數據。HAWC位於墨西哥的一座火山的山肩上，它由300個水箱組成，覆蓋了地面22000平方米的面積。水箱內配有靈敏的探測器，它是目前能量在10 TeV以上運行的最靈敏的伽馬射線探測儀器之一，可以測量高能伽馬射線撞擊地球大氣分子時產生的粒子級聯。
○ 由300個水箱構成的高海拔切倫科夫（HAWC）天文台。圖片中的箭頭表示的是銀河系內的四個能量超過100TeV的伽馬射線源。| 圖片來源：HAWC
在新的研究中，HAWC探測到了至少來自四個不同天體所發出的能量超過100 TeV（約可見光能量的1萬億倍）的光子流，這一能量遠遠高於地球上任何粒子加速器所能提供的能量。
這是一項重大發現，它表明即使是那些超高能量的光子的速度也不會超過宇宙的速度極限。因為假如能以超光速移動，那麼光子就會衰變為能量更低的粒子，而這一過程會在數厘米甚至更短的距離上發生，從而導致這些來自遙遠天體源的光子根本無法到達地球上的水箱探測器。
許多量子引力模型都表明，相對論的行為將在極高的能量下會被打破。而新的研究通過對這些高能光子的觀測，將相對論仍然有效的能量尺度提高了100倍以上；換言之，它將洛倫茲不變性的有效範圍擴大了100倍以上。
未來，HAWC所探測的數據或許還將進一步突破這一極限，為狹義相對論提供更嚴格的測試。
