(Phys.org) - Fysiker har hittat det starkaste beviset ännu för att inte kränka Lorentz symmetri, en av relativitetens grundläggande symmetrier. Lorentz symmetri säger att resultatet av ett experiment inte beror på vissa aspekter av dess omgivning, nämligen hastigheten och riktningen för dess rörliga referensram - egenskaper som blir relevanta när man studerar astronomiska objekt och skjuter upp satelliter, till exempel, liksom för att förena kvantmekanik och allmän relativitet.

"Vi vet att allmän relativitet och standardmodellen för partikelfysik inte är de ultimata teorierna, "berättade medförfattaren Marie-Christine Angonin vid Paris Observatory Phys.org . "Vidare, än så länge, det har varit omöjligt att förena dessa två aspekter av fysiken i en gemensam teori. För att lyckas med detta uppdrag, nästan alla föreningsteorier förutspår att Lorentz symmetri bryts. "

För att utföra det förbättrade testet av Lorentz symmetri, teamet av fysiker från Paris Observatory och University of California, Los Angeles, analyserade 44 års data från observationer från månlaserintervall (LLR).

LLR innebär att laserpulser skickas mellan en station på jorden till en reflektor på månen och tillbaka, och mäter den tid det tar för ljuset att slutföra rundresan, vilket är ungefär 2,5 sekunder. Moderna LLR -experiment kan bestämma avståndet mellan jorden och månen till mindre än en centimeter.

I den nya studien, forskarna analyserade data från mer än 20, 000 reflekterade laserstrålar skickade mellan 1969 och 2013 av fem LLR -stationer belägna på olika platser på jorden. Ljusets tur och returstid påverkas av många faktorer, från månens plats på himlen, till vädret och tidvattnet, liksom relativistiska effekter - som är särskilt viktiga för att testa Lorentz symmetri.

För att analysera LLR-data i samband med Lorentz-symmetri, forskarna utvecklade först en "månefemeris, "som är en modell som står för dussintals faktorer för att beräkna den uppskattade positionen, hastighet, och månens orientering med avseende på jorden vid varje given tidpunkt. Ramverket för denna efemeri kommer från en teori som kallas standardmodellförlängningen (SME), som kombinerar allmän relativitet och standardmodellen för partikelfysik, och tillåter möjligheten att Lorentz symmetri bryts.

"För första gången, en global modellering av Earth-Moon-systemet har gjorts i SME-ramverket, "Angonin sa." Det betyder att rörelseekvationerna för små och medelstora företag har inkluderats i efemeris såväl som i ljusbanans beskrivning. Det leder oss att härleda fullständiga och robusta begränsningar på SME-koefficienterna och följaktligen på en hypotetisk brytning av Lorentz-symmetri."

Övergripande, forskarnas analys visar att LLR -data är känsliga för vissa kombinationer av små och medelstora koefficienter, men hittade inga bevis för att LLR beror på hastigheten eller riktningen för dess referensram, indikerar att ingen Lorentz symmetri bryts. På grund av dataens omfattning, resultaten ger de strängaste begränsningarna hittills för små och medelstora koefficienter, i vissa fall förbättra dem med upp till en storleksordning jämfört med tidigare forskning. I allmänhet, förbättring av dessa begränsningar innebär att varje kränkning av Lorentz symmetri måste vara mycket liten, om det överhuvudtaget finns.

I framtiden, forskarna planerar att fortsätta söka efter kränkningar av Lorentz symmetri med hjälp av andra astronomiska data.

"Vi vill kombinera data från LLR med data från satellitavstånd eller månutforskning, och överväga mer utvecklade modeller där brytningen av Lorentz -symmetri härrör från kopplingen mellan materia och gravitation, " sa Angonin.

© 2016 Phys.org