Ғарыш кеңістігі тек шаң-тозаңмен ғана емес, әртүрлі бағытта қозғалатын элементар бөлшектермен де толы. Жоғары энергиялы бөлшектер тек шектеулі қашықтықтарды ғана еңсере алады, содан кейін өз энергиясын жоғалтады.

2022 жылдың қазан айында Жерде бұрын-соңды тіркелген ең жарық гамма-жарқыл — GRB 221009A байқалды. Бұл жарқыл Жердегі детекторларға шамамен екі миллиард жарық жылы қашықтықта болған жарылыстан пайда болған фотондарды жеткізді.

Осы сәулелену ағынында Баксан обсерваториясының Carpet детекторын пайдаланған зерттеушілер шамамен 300 тераэлектронвольт энергиясы бар ерекше фотонды анықтады. Бұл — гамма-жарқылдан тіркелген ең жоғары энергиялы фотон. Қолданыстағы физикалық модельдерге сәйкес, мұндай фотон Жерге жетпеуі тиіс еді.

Ғалам арқылы саяхаттау барысында фотон Үлкен жарылыстан кейін қалған, ғарышты толтырып тұрған реликті сәулеленумен әрекеттесуі керек болатын. Болжам бойынша, бөлшек түрлі түрленулер мен соқтығыстарға ұшырап, Жерге жету ықтималдығы өте төмен еді.

Фотонның бұл қашықтықты еңсеруіне мүмкіндік берген ықтимал механизмдер туралы жорамалдар бар. Соның бірі — фотонның уақытша аксионға ұқсас бөлшекке, яғни гипотетикалық, өте жеңіл элементар бөлшекке айналуы және кейін Млечный жол маңында бастапқы күйіне қайта оралуы. Алайда бұрын бұл модель тек бірнеше ондаған тераэлектронвольт энергиялы фотондарды ғана түсіндіре алатын, бұл бақылаудағы құбылысты толық сипаттауға жеткіліксіз еді.

Астрофизиктер аксионға ұқсас бөлшектерді лоренц-инварианттылықтың бұзылуымен — арнайы салыстырмалылық теориясының негізгі қасиеттерінің бірімен — біріктіретін жаңа модель ұсынды. Кейбір кванттық гравитация модельдерінде өте жоғары энергияларда фотон стандартты модель аясында жойылуына әкелетін әрекеттесулерден қашып құтыла алады. Ұсынылған модель бойынша, мұндай фотондар өзіндік «жылдамдық жолағымен» қозғалу мүмкіндігіне ие болады.

Бұл модель жалпы физикалық заңдарды өзгертуді талап етпейді, тек төмен энергияларда байқалмайтын ерекше әсерлерді ескереді.

Фотонның Жерге қалай жеткенін түсіндіруден бөлек, модель жаңа әсерді болжайды: 300 тераэлектронвольт энергиялы фотон төмен энергиялы фотондарға қарағанда Жерге шамамен бір сағат кешігіп жетуі тиіс. Бұл әсер сол күні Қытайдың LHAASO атмосфералық ливеньдерді бақылайтын ірі обсерваториясында жиналған деректермен расталды.

Бұл нәтижелерге арналған ғылыми мақала Physical Review Letters журналында жариялауға қабылданды.