严格检验洛伦兹不变性：伽马射线暴加强了对量子引力的约束

洛伦兹不变性是爱因斯坦相对论的基本原则，指出物理定律对于所有观察者都是相同的，无论他们的相对运动如何。这一原则意味着真空中的光速是恒定的，不依赖于光子的能量。然而，一些量子引力理论预测，在极高能量下，光速可能依赖于能量，导致洛伦兹不变性被违反（LIV）。测试这一假设需要观测高能天体物理现象，如伽马射线暴(GRB) 。

伽马射线暴是宇宙中极其明亮的高能爆炸事件，在短时间内释放出大量的伽马射线。由于其极高的亮度和遥远的距离，它们成为了探测基本物理学，包括检验洛伦兹不变性的理想实验室。

如果存在LIV，它可能表现为光速的能量依赖性。从遥远GRB发射的高能光子将根据它们的能量经历不同的传播速度。这可能导致到达地球的不同能量光子之间出现可观测的时间延迟。由于其宽广的能谱和遥远的距离，GRB是测试LIV的理想对象。从暴发中同时发射的光子将在太空中传播数十亿年，即使光速出现微小的偏差，也会导致高能和低能光子到达地球探测器的明显时间延迟。

我国的高海拔宇宙射线观测站（LHAASO）是一个多组件设施，旨在探测各种能量的伽马射线。其水切伦科夫探测器阵列对超高能伽马射线特别敏感，为研究TeV能区的伽马射线天空提供了前所未有的机会。

2022年10月9日观测到的GRB 221009A是一个异常明亮的GRB，为科学家提供了大量分析数据。LHAASO探测到了该暴发的超早期TeV余辉，记录了有史以来从GRB获得的最高TeV能带光子统计量。这一独特的数据集使研究人员能够对LIV进行严格的测试。