Учёные измерили массу фотона: результаты впечатляют и обещают революцию в навигации и космической связи

Исследователи установили новые пределы на массу фотона. Этот прорыв, достигнутый благодаря анализу быстрых радиолокационных всплесков (FRB) и сверхновых типа Ia, имеет потенциал изменить наше представление о Вселенной и поспособствовать появлению новых технологий.

Суть работы заключается в следующем: излучение от отдалённых космических объектов, таких как FRB и сверхновые, проходит через межзвёздную и межгалактическую среду, где происходит временная задержка. Это объясняется взаимодействием фотонов со свободными электронами в космической плазме — чем выше плотность электронов, тем значительнее задержка. Если бы фотоны обладали массой, это также увеличивало бы задержку, причём высокоэнергетические фотоны достигали бы Земли быстрее их низкоэнергетических аналогов. Учёные разработали методологию, позволяющую оценить вклад массы фотона в общую задержку без использования сложных космологических моделей. Это принципиально важно, поскольку общепринятые космологические модели исходят из нулевой массы фотона, создавая при этом логическую дилемму при попытке её оценки.

В исследовании проанализированы данные 68 точно определённых FRB и 1048 сверхновых типа Ia из каталога Pantheon. Ученые рассматривали два подхода: в первом была задана фиксированная доля барионной материи в межгалактической среде, во втором эта величина определялась в процессе анализа. В первом случае масса фотона составила 1,3 х 10^-50 кг, во втором — 2,2 х 10^-50 кг, и оба результата обеспечены доверительным интервалом в 95%.

Исследование также выявило обратную зависимость между массой фотона и долей барионной материи в межгалактической среде, подчеркивая важность дальнейшего изучения FRB для более глубокого понимания их природы.

Преимущества данного подхода связаны с его независимостью от конкретных космологических моделей, что увеличивает надёжность полученных результатов. Перспективы открытия заключаются в более глубоком понимании фундаментальных физических законов и потенциальном развитии новых технологий, например, в области высокоточной передачи данных на космических расстояниях или создании более совершенных систем навигации, аналогичных тем, что применяются в «умных очках» и беспилотных транспортных средствах. В итоге, это достижение стало значительным шагом вперёд в изучении Вселенной и её основополагающих свойств.

Источник: iXBT