بروتون أو نواة ذرية، مسرّع إلى سرعة هائلة، يصطدم بالغلاف الجوي للأرض — فيتولد شلال من مليارات الجسيمات الثانوية. هذا الزخة الجوية الواسعة تندفع نحو السطح، بينما تلتقط التلسكوبات الحساسة توهجها الخافت — إشعاع فلوري ينشأ عند إثارة جزيئات الهواء. من شكل التوهج، يحدد الفيزيائيون مدى عمق اختراق الزخة للغلاف الجوي ومما تتكون.
لكن هناك دقة. النظرية النسبية الخاصة تسمي سرعة الضوء في الفراغ حدًا مطلقًا — لا شيء يمكنه تجاوزها. ماذا لو كانت هذه القاعدة تنتهك قليلاً عند طاقات عالية بشكل لا يمكن تصوره؟ عندها ستسير بعض العمليات بشكل مختلف. على سبيل المثال، إنتاج أزواج الجسيمات — عندما ينشأ من الطاقة إلكترون ونقيضه، البوزيترون — سيصبح أقل احتمالاً. في الزخة، سيقل المكون الكهرومغناطيسي، وسيخترق أعمق في الغلاف الجوي.
أخذ مؤلفو العمل نموذجًا مبسطًا لمثل هذا الانتهاك و"أداروه" عبر محاكاة استجابة كاشفات مرصد بيير أوجيه في الأرجنتين — أكبر منشأة لتسجيل الأشعة الكونية فائقة الطاقة. قارنوا كيف ستبدو الزخات الجوية مع الانتهاك وبدونه، وقارنوها بالبيانات الحقيقية التي جمعها المرصد. تبين أن الطريقة حساسة للتأثير المطلوب. حصل الباحثون على حد أدنى أولي للطاقة التي قد يظهر عندها الانتهاك: أكثر من مليار مليار مرة من الطاقة القابلة للتحقيق في مصادم الهادرونات الكبير.
إذن، هل سرعة الضوء لا تزال غير قابلة للكسر؟ حتى الآن — نعم. لكن لدى الفيزيائيين الآن أداة أخرى لاختبار ذلك في أقصى الظروف التي توجد في الطبيعة. في الزخات الناتجة عن جسيمات بطاقات أعلى بملايين المرات من أي مسرع أرضي.
الزخة الجوية الواسعة من جسيم واحد فائق الطاقة يمكن أن تغطي في نفس الوقت مساحة عشرات الكيلومترات المربعة — مثل مدينة صغيرة.
في رواية "أناثيم" لنيل ستيفنسون، أدى انتهاك القوانين الأساسية للفيزياء في الماضي البعيد إلى كارثة غيرت بنية الحضارة نفسها.