Narušenje Lorentzove simetrije - LIV


Formulacija kvantne teorije gravitacije (en. quatum gravity, QG) jedan od najvećih izazova moderne fizike. Budući da je gravitacija jedina od četiri osnovne interakcije koja nema kvantni opis, pronalaženje ispravne QG teorije, važan je korak prema ujedinjenju sila i pronalasku teorije svega. Uz to, očekuje se da će pronalazak ispravne QG teorije doprinijeti shvaćanju prostor-vremena, čestica i polja, ili pak dovesti do modifikacija fizikalnih zakona.
Danas postoje mnogobrojni kandidati za teoriju QG, ali tek nedavno su ostvareni tehnološki uvjeti za eksperimentalnu provjeru rezultata koji proizlaze iz teorijskih razmatranja. Očekuje se da QG ima dominantan utjecaj na tzv. Planckovoj skali (E ~ 10^28 eV), što je energija daleko iznad dosega postojećih laboratorija. Unatoč tome, neki modeli predviđaju da QG uzrokuje fluktuacije prostor-vremena, zbog čega bi utjecaj QG mogao biti vidljiv već na znatno nižim energijama kroz narušenje neke od fundamentalnih simetrija. Jedna od mogućih manifestacija QG je narušenje Lorentzove simetrije (en. Lorentz invariance violation, LIV), odnosno odstupanja od fundamentalnih predikcija specijalne teorije relativnosti (en. special relativity, SR), pri čemu nas najviše zanima nepromjenjivost brzine svjetlosti u vakuumu. Interakcija fotona energija reda veličine GeV i TeV s fluktuacijama prostor-vremena imala bi za posljedicu sporiju propagaciju fotona viših energija u odnosu na fotone nižih energija, što efektivno rezultira ovisnošću brzine svjetlosti o energiji. Svjetlost energija reda veličine GeV i TeV putovala bi sporije od standardne brzine svjetlosti (~ 3x10^8 m/s), a razlika u brzini svjetlosti bi uzrokovala uočljivo "kašnjenje" signala kod svjetlosti koja prevaljuje kozmološke udaljenosti.

Kolaboracija MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov, magic.mpp.mpg.de), koja opaža gama-zrake vrlo visokih energija (en. very high energy, VHE, E > 100 GeV) iz astrofizičkih izvora u idealnoj je poziciji da provodi ovo istraživanje. Teleskopi MAGIC osjetljivi su u odgovarajućem području energija, dok su objekti opažanja dovoljno udaljeni da eventualni efekti QG budu uočljivi. Najizgledniji objekti opažanja su aktivne galaktičke jezgre (en. active galactic nuclei, AGN), koje su najviše zastupljene u programu opažanja teleskopa MAGIC. Analiza podataka sastoji se od dva dijela. Prvi korak u potpunosti je jednak standardnoj analizi podataka teleskopa MAGIC, tako da nisu potrebne izmjene u radu i načinu opažanja niti analizi podataka. Drugi korak analize je statistička obrada podataka, koja za rezultat ima određivanje iznosa (odnosno gornje granice na iznos) narušenja Lorentzove simetrije. Ovaj korak neovisan je o izvoru gama-zračenja i načinu opažanja, a bit će razvijen u okviru ovog projekta.

Znanstvenici sa Sveučilišta u Rijeci (Tomislav Terzić, Dijana Dominis Prester, Marina Manganaro) su aktivni članovi međunarodne kolaboracije MAGIC i međunarodnog konzorcija CTA (Cherenkov Telescope Array, www.cta-observatory.org). Dosadašnji rad uglavnom je bio usmjeren na proučavanje AGN. Znanje i iskustvo stečeno kroz ta istraživanja pomoći će u razvoju istraživanja LIV, što će obogatiti istraživački portfelj Odjela za fiziku Sveučilišta u Rijeci. Suradnja s istraživačima s Institut de Fisica d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), Leyre Nogues i prof. dr. Manel Martinez, koji su suradnici na projektu, a ujedno i članovi MAGIC i CTA, ojačat će suradnju Sveučilišta u Rijeci s tom institucijom i povećati potencijal zajedničkih prijava na međunarodne projekte.


Istraživački tim
Dijana Dominis Prester dijana@phy.uniri.hr
Marina Manganaro marina.manganaro@phy.uniri.hr
Tomislav Terzić tterzic@phy.uniri.hr
Martinez Manel martinez@ifae.es
Nogues Leyre lnogues@ifae.es

Doc. dr. sc. Tomislav Terzić dipl. inž. fizike

Odjel za fiziku
Odjel za fiziku
Odjel za fiziku

prostorija: O-S10
e-pošta: tterzic@phy.uniri.hr
telefon: +385 51 584 626
skype: tomislav.terzic

Google scholar
CROSBI