Когда свет становится тяжелым: неожиданный распад фотона ✛ ✎ ✦

Оригинал: "Lorentz-Violating Photon Decay into Neutrinos and Constraints from PeV Photon Stability"
· Zurab Kepuladze
arXiv:2607.10404 · 2026-07-11 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Сверхэнергичный фотон может породить пару нейтрино, если скорость света в космосе слегка колеблется.

Фотон — как мыльный пузырёк: невесом, стремителен, неразрушим. Он способен пересечь Вселенную, не изменившись. Однако в дальних уголках пространства, где скорость света может слегка колебаться, пузырёк вдруг тяжелеет. И тогда, словно под собственной тяжестью, лопается на два ещё более лёгких пузырька — нейтрино. Эти призрачные близнецы проходят сквозь планеты, как нож сквозь масло.

Идея непостоянства скорости света восходит к Лоренцу. Сегодня она может объяснить аномалии в гамма-излучении Крабовидной туманности — остатка сверхновой с вращающимся пульсаром.

Недавние расчёты, объединившие законы электричества и магнетизма с теорией микрочастиц, показали: сверхэнергичные лучи из космоса от Крабовидной туманности бросают вызов Стандартной модели физики, описанной Эйнштейном и Сюняевым. Если фотон обретает крохотную массу, он способен превратиться в два нейтрино.

Чтобы вычислить вероятность такого события, учёные объединили законы электромагнетизма и квантовых полей.

Распад крайне редок и длится тысячу лет — космическое мгновение. Но будущие обсерватории, чувствительные и к свету, и к нейтрино, смогут заметить внезапное исчезновение фотонов методами сверхточного измерения света. Провал в гамма-сиянии станет первым сигналом: мироздание сложнее, чем мы полагали.

«Потяжелевший» фотон весит в 10 000 раз меньше электрона, но этого хватает, чтобы за тысячу лет он разделился на два нейтрино — для космоса это миг.

m_{\text{eff}}^2 = \delta E_\gamma^2
Эффективная масса растёт пропорционально энергии фотона и параметру δ, характеризующему отклонение скорости света от константы.
\Gamma_\gamma = \frac{2\alpha}{3} \frac{m_{\text{eff}}^6}{k_0} \sum_{\ell} a_{\nu_\ell}^2
Вероятность распада зависит от шестой степени эффективной массы, что делает процесс чрезвычайно чувствительным к величине нарушения: даже слабый сдвиг δ резко замедляет распад.
Учёные
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterAlbert Einstein
Понятия
распад нейтрино нарушение лоренц-инвариантности постоянная распада нарушение лептонного аромата антинейтрино квантовая декогеренция нейтрино масса нейтрона позитроний электрон-позитронная пара вероятность ветвления предел массы нейтронной звезды электронный захват ядерная стабильность двухфотонное поглощение тау-лептон пара частица-античастица ньютоновский предел уравнение Эйнштейна для фотоэффекта преобразования лоренца нейтральный пион