中国⾼海拔宇宙线观测站 (LHAASO) 探测到了迄今最⾼能量的宇宙光⼦，其能量超过拍电⼦伏特量级，开启了超⾼能伽⻢天⽂学的新时代。LHAASO合作组完整记录了伽⻢暴 GRB 221009A 的全程爆发过程，⾸次测得来⾃伽⻢暴超出 10 TeV 的⾼能光⼦。这些发现不仅对⼈们理解宇宙线起源具有重要意义，也为检验相对论并发现新物理提供了很好的契机。
2021年5⽉，中国⾼海拔宇宙线观测站 (LHAASO，⼜称“拉索”) 合作组在《⾃然》杂志发表⽂章，报道了实验组的科学家们在银河系内发现的来⾃12个伽⻢射线源的超过530个超⾼能光⼦事件，其中光⼦能量最⾼达到⼀千四百万亿电⼦伏特。这是⼈类迄今探测到的来⾃宇宙的最⾼能量的伽⻢射线，也标志着超⾼能伽⻢天⽂时代的来临。
2022年10⽉9⽇，LHAASO合作组捕捉到来⾃⾼亮度伽⻢暴 GRB 221009A 的数万个能量范围在⼏百 GeV 到⼗⼏ TeV 的⾼能光⼦，并⾸次测得来⾃伽⻢暴超出 10 TeV 的⾼能光⼦事例。这些观测结果不仅有助于揭开宇宙线起源的世纪之谜，还为检验相对论和探索新物理提供了前所未有的机遇。
LHAASO由三类探测阵列组成，分别为覆盖1.3平⽅公⾥的5216个电磁粒⼦探测器和灵敏⾯积4万多平⽅⽶的缪⼦探测器阵列、有效⾯积7万多平⽅⽶的⽔切伦科夫光探测器阵列和18台⼤⽓⼴⻆切伦科夫望远镜阵列，总占地⾯积达到1.36平⽅公⾥。这些探测器的组合使得LHAASO适宜观测来⾃宇宙的能量范围在10 TeV ⾄ PeV 量级的⾼能光⼦，标志着⼈类迈⼊超⾼能伽⻢天⽂时代。
LHAASO的这⼀观测结果引起了国内外学界的⼴泛关注和讨论。此次LHAASO对超⾼能宇宙光⼦的探测具有⼗分重要的科学意义。由于宇宙线是来⾃外太空的⾼能粒⼦，通过观测这些“天外来客”，⼈们可以分析它所携带的信息，⽐如其产⽣地“源”天体以及传播路径上的宇宙空间信息。这些信息将有助于⼈类理解⾼能粒⼦的宇宙学起源以及它们在宇宙极端区域的加速机制，甚⾄有望⼀窥天体演化及宇宙早期历史的奥秘。
因此这些⾼能粒⼦往往被物理学家认为是理解宇宙的探针。此外，这些来⾃宇宙的⾼能伽⻢光⼦也能够为我们检验基础物理理论乃⾄探测新物理提供很好的机会。
在爱因斯坦的狭义相对论中，洛伦兹不变性作为⼀个基本假定，其意义在于惯性系在洛伦兹变换下物理规律的不变性，这也是现代粒⼦物理标准模型的基本对称性。相对论的另外⼀个基本假设就是光速为恒定的常数，也就是常说的光速不变性假设。
由于标准模型不能描述引⼒的⾏为，所以⼈们需要将描述亚原⼦领域的量⼦理论和描述引⼒的⼴义相对论统⼀起来，构造所谓的量⼦引⼒理论。然⽽⼀些量⼦引⼒模型预⾔在普朗克尺度上洛伦兹不变性可能不再成⽴，即出现所谓的洛伦兹不变性破缺。这种对称性的破缺会在我们所处的低能世界中产⽣可观测的微⼩效应，⽐如真空光速的改变、光⼦衰变的发⽣以及双光⼦湮灭到正负电⼦对过程的阈能量“反常”等等。
这些新物理现象往往难以在地⾯实验室中进⾏检验，于是⼀些⾼能天体物理过程就成为检验洛伦兹破缺的绝佳平台。
借助此次LHAASO探测到的迄今为⽌最⾼能量的宇宙光⼦，⼀些研究对洛伦兹不变性破缺做出更⾼精度的检验或限制。特别地，LHAASO合作组在其发表于《物理评论快报》的⼀项研究中对超光速型的洛伦兹破缺导致的光⼦衰变过程进⾏了细致分析，并将洛伦兹对称性破缺的能量标度提⾼了约⼗倍。这是对这⼀类洛伦兹对称性的最严格检验，也在⼀定程度上再次验证了爱因斯坦相对论的时空对称性。
LHAASO合作组对伽⻢暴 GRB221009A 数据的细致分析表明，测得的最⾼能量的伽⻢光⼦只能限定在 10 TeV 以上，由此可以结合其他分析对洛伦兹破缺参数给出⽐较强的限定。因此，洛伦兹破缺只是⼀种微弱的可能性，暗示着也存在其他新物理机制的可能性，类轴⼦粒⼦就是其中⼀种。类轴⼦粒⼦是⼀种假说中存在的极轻的赝标量玻⾊⼦，能在磁场中与光⼦耦合并相互转化。
此性质是在实验中检验类轴⼦存在的重要探索⼿段之⼀，⽽此前未有确切的实验证据证明类轴⼦的存在。
LHAASO的实验结果不仅可以开展对光⼦相关的洛伦兹对称性破缺和新物理的研究，也可以⽤于开展对其他粒⼦的洛伦兹破缺研究。例如，LHAASO合作组通过分析来⾃蟹状星云的 PeV 量级的⾼能光⼦，得到了⾼能光⼦能量与其产⽣源处⺟电⼦能量之间的关系。
由此可以得到，对于 1.12 PeV 的蟹状星云⾼能光⼦，其⺟电⼦能量⾼达 2.3 PeV。基于这⼀假设，⽂献获得的对电⼦超光速线性洛伦兹破坏的约束⾼达 10^25 GeV 量级。
上⾯的研究表明，LHAASO合作组的成果为同⾏们开展相对论检验并探索新物理的各种研究提供了丰富的素材。相信在不远的将来，我国的LHAASO宇宙线实验站会源源不断地探测到更丰富的⾼能天⽂现象。这些观测将能够为⼈们破解宇宙线起源、探索普朗克尺度的洛伦兹不变性及探索新物理机制提供全新的视⻆，并取得开拓性的进展，为物理学和天⽂学的深⼊发展做出更多的贡献。