Ученые взвесили фотон: результаты шокируют и обещают прорыв в навигации и космической связи

Учёные поставили новые ограничения на массу фотона. Это открытие, полученное путём анализа данных о быстрых радиовсплесках (FRB) и сверхновых типа Ia, может перевернуть понимание Вселенной и привести к развитию новых технологий.

Суть исследования заключается в следующем: свет от далёких космических объектов, таких как FRB и сверхновые, испытывает задержку по времени при прохождении через межзвёздную и межгалактическую среду. Эта задержка обусловлена взаимодействием фотонов со свободными электронами в космической плазме – чем больше плотность электронов, тем больше задержка. Если бы фотоны обладали массой, то эта масса также вносила бы вклад в задержку, причём высокоэнергетические фотоны добирались бы до Земли быстрее низкоэнергетических. Учёные разработали метод, позволяющий выделить вклад массы фотона в общую задержку, не прибегая к сложным космологическим моделям. Это важно, потому что стандартные космологические модели уже предполагают нулевую массу фотона, что создаёт логический круг при попытке оценить её на основе этих моделей.

В исследовании были использованы данные о 68 точно локализованных FRB и 1048 сверхновых типа Ia из каталога Pantheon. Учёные рассмотрели два сценария: в первом предполагалось фиксированное значение доли барионной материи в межгалактической среде, во втором – это значение определялось в ходе анализа. В первом случае масса фотона была оценена в 1,3 х 10^-50 кг, а во втором – в 2,2 х 10^-50 кг, оба результата получены с уровнем достоверности 95%.

Полученные результаты также показали обратную корреляцию между массой фотона и долей барионной материи в межгалактической среде, что подчёркивает необходимость дальнейшего изучения FRB для более точного понимания их свойств.

Преимущества этого подхода заключаются в его независимости от конкретных космологических моделей, что повышает надёжность полученных результатов. Перспективы открытия связаны с более глубоким пониманием фундаментальных физических законов и потенциальным развитием новых технологий, например, в области высокоточной передачи данных на космических расстояниях или в создании более совершенных систем позиционирования, аналогичных тем, что используются в «умных очках» и автономных автомобилях. В целом, это открытие стало значительным шагом вперёд в изучении Вселенной и её фундаментальных свойств.

 Источник: arXiv