Протон или атомное ядро, разогнанное до огромной скорости, врезается в атмосферу Земли — и рождается каскад из миллиардов вторичных частиц. Этот широкий атмосферный ливень несётся к поверхности, а чуткие телескопы ловят его бледное свечение — флуоресцентное излучение, возникающее при возбуждении молекул воздуха. По форме свечения физики определяют, как глубоко ливень проник в атмосферу и из чего он состоял.

Но есть тонкость. Специальная теория относительности называет скорость света в пустоте абсолютным пределом — ничто не способно его превысить. А что, если при невообразимо высоких энергиях это правило слегка нарушается? Тогда некоторые процессы пошли бы иначе. Например, рождение пар частиц — когда из энергии возникают электрон и его антипод, позитрон — стало бы менее вероятным. В ливне уменьшилась бы электромагнитная составляющая, и он проникал бы глубже в атмосферу.

Авторы работы взяли упрощённую модель такого нарушения и «прогнали» её через симуляцию отклика детекторов обсерватории Пьера Оже в Аргентине — крупнейшей установки для регистрации космических лучей сверхвысоких энергий. Они сравнили, как выглядели бы атмосферные ливни с нарушением и без, и сопоставили с реальными данными, накопленными обсерваторией. Метод оказался чувствительным к искомому эффекту. Исследователи получили предварительный нижний предел для энергии, на которой могло бы проявиться нарушение: более чем в миллиард миллиардов раз выше энергии, достижимой на Большом адронном коллайдере.

Так что же, скорость света по-прежнему нерушима? Пока — да. Но теперь у физиков есть ещё один инструмент, чтобы проверить это в самых экстремальных условиях, какие только встречаются в природе. В ливнях, порождённых частицами с энергией в миллионы раз выше, чем в любом земном ускорителе.