高精度计时数据确定光子质量的上限

高精度计时数据确定光子质量的上限

在《天体物理学报》上发表的一项研究中，中国科学院天文台的周霞教授及其合作者首次推导出非零质量光子在等离子体中传播的色散关系，并利用超宽带(UWB)接收机从脉冲星计时和快速射电暴(FRB)收集的数据，将光子质量的严格上限设定为 9.52 × 10^-46千克(5.34 × 10^-10 eV c^-2)。

光子通常被认为是无质量粒子，这一假设基于麦克斯韦电磁理论和爱因斯坦狭义相对论。然而，如果光子拥有非零质量，它将对现有的物理理论产生深远的影响。

此项研究的研究人员为理解等离子体中大质量光子的传播特性提供了新颖的理论框架。他们使用了帕克斯脉冲星计时阵列 (PPTA) 的高精度计时数据和 FRB 的去色散脉冲数据。利用 UWB 接收器覆盖的宽频率范围，他们提高了信噪比和色散测量的准确性。

UWB技术的高时间分辨率可以精确确定信号到达的时间，有效降低星际介质引起的色散效应。这项研究强调了高精度射电望远镜和先进设备在天文研究中的关键作用。

随着500米口径球面射电望远镜(FAST)和即将投入使用的奇台射电望远镜(QTT)的部署，以及超宽带接收机的广泛应用，光子质量测试将更加精确和深入，有助于更深入地理解光子的本质，揭示宇宙的根本规律。