Bilim insanları 300 TeV fotonun Dünya’ya ulaşmasını açıkladı

9 Ekim 2022’de GRB 221009A gama ışını patlaması Dünya’ya yüksek enerjili radyasyon gönderdi. LHAASO, olaydan binlerce foton tespit etti ve bunların bazıları 10 TeV enerjisini aştı. Yaklaşık 1 saat sonra Carpet kozmik ışın dedektörü, tahmini enerjisi 300 (+43/-38) TeV olan foton benzeri bir olay kaydetti. Standart fiziğe göre bu enerjideki bir fotonun Dünya’ya ulaşmadan soğurulması gerekiyordu.

INAF’tan Giorgio Galanti ve INFN’den Marco Roncadelli, Physical Review Letters’ta yayımlanan çalışmada olası açıklamayı aksiyon benzeri parçacıklar (ALP) ile Lorentz değişmezliğinin ihlali üzerinden inceledi. 300 TeV fotonları, kozmik mikrodalga arka planındaki düşük enerjili fotonlarla çarpışarak elektron ve pozitron oluşturabiliyor. Araştırmacılara göre bu süreç, fotonun yayılma mesafesini GRB 221009A ile Dünya arasındaki uzaklıktan çok daha kısa hale getiriyor. Geleneksel yayılım modeli, Carpet enerji aralığında yalnızca yaklaşık 10^-96 foton bekliyor.

ALP’ler, fotonların manyetik alanlarda dönüşmesini sağlayarak 10 ile 20 TeV arasındaki LHAASO sinyallerini açıklayabiliyor, ancak 300 TeV düzeyinde yeterli kalmıyor. Araştırmacılar bu nedenle foton soğurulmasının eşiğini değiştiren olası Lorentz değişmezliği ihlalini modele ekledi. Bu etki, fotonların daha seyrek yüksek enerjili arka plan ışığıyla etkileşmesini sağlayarak evreni daha geçirgen hale getiriyor. Çalışma, tek bir aday olayın yeni fiziğin kanıtı sayılamayacağını ve sonucun uzak kaynaklardan tekrarlanan gözlemlerle sınanması gerektiğini belirtiyor.