近日，我院粒子物理研究所马伯强教授与北华电力大学数理学院肖智副教授、北京大学物理学院博士生宋翰林合作完成的研究论文《在标准模型扩展框架下对无双折射光子理论的约束》（“Constraints on birefringence-free photon theory within standard model extensions”）发表在国际物理学知名期刊《Physical Review D》。该研究基于8个具有红移观测信息的伽马射线暴中GeV能段14个高能光子事件，对标准模型扩展（SME）框架下无双折射光子理论中的洛伦兹破缺参数进行了系统约束，在高维算符检验方面取得重要进展，为探索高能天体物理与基础对称性之间的深层联系提供了新的研究支撑。

洛伦兹对称性是现代物理学的基石，并深刻体现在狭义相对论关于真空中光速不变的基本假设中。然而，许多量子引力理论都预言，在极高能标下，时空的微观结构可能偏离连续平直背景，从而引发微弱的洛伦兹对称性破缺。围绕这一前沿问题，标准模型扩展（SME）为描述和检验潜在的洛伦兹破缺效应提供了一个切实可行的理论框架。本论文聚焦于标准模型扩展光子理论中在领头阶不产生真空双折射的洛伦兹破缺的参数空间。由于双折射效应已受到偏振观测的极强限制，针对这部分参数开展高能光子飞行时间延迟检验，具有更强的理论针对性。

在本项研究中，团队选取了8个具有红移观测信息的伽马射线暴中GeV能段的14个高能光子事件作为核心样本，利用高能光子与低能参考光子之间的到达时间差，结合宇宙学传播效应与源内禀延迟模型，在贝叶斯框架下对维度为6、8和10的各向同性无双折射洛伦兹破缺系数进行了参数估计。分析结果表明，观测数据整体更倾向于支持“亚光速型”洛伦兹破缺情形，同时支持高能光子在源处提前爆发的物理图像。研究团队获得了自洽且显著提升的参数约束，与已有文献中最严格的可信区间约束相比，特别是此前基于 keV 和 MeV 能段伽马暴光子的相关研究，本文对维度为6、8 和 10 算符的约束分别提升了 6、12 和 19 个数量级。

该成果表明，高能伽马暴观测正在成为检验洛伦兹对称性的重要手段，也进一步凸显了高能天体物理在量子引力唯象研究中的独特作用。论文聚焦标准模型扩展框架下无真空双折射的光子传播参数，强化了飞行时间延迟观测与有效场论检验之间的联系。随着未来更多高能伽马暴事件的积累，有望持续提升检验精度，并为回答洛伦兹对称性是否严格成立这一基础物理问题提供更有力的观测依据。

论文原文发表于Phys.Rev.D 113(2026)3,035036

其链接为：https://doi.org/10.1103/ld2j-wk8z