光速是宇宙中已知最高的速度，而在墨西哥一座死火山的頂部附近，科學家通過一項實現對一種極端情況進行測量，試圖找到光速有可能並非恆定不變的證據。現有的物理學理論可以很好地解釋大部分的宇宙，但當涉及到某些極端情況，比如物質在黑洞表面如何相互作用，或大爆炸之後的物質相互作用時，這些理論就失效了。

測試愛因斯坦理論的極限並發展出一個更廣泛的理論，從而將這些極端情況納入其中，已經成為一個全新的物理學領域。但是，並非每一次測試都能證明現代的物理學理論是正確的。這項新的實驗可能就是物理學家們迄今面臨的最大挑戰。

該研究的作者之一、洛斯阿拉莫斯國家實驗室的天體物理學家帕特·哈丁（Pat Harding）表示，當實驗結果出來的時候，他的直覺反應是非常震驚。相對論是愛因斯坦最著名的理論，而這項新研究將該理論的應用範圍擴展到了一些不可能在地球或太空中直接獲取的能量上。大多數量子引力模型中，相對論行為將在極高的能量下崩潰，許多奇特的現象就變得可能，例如高能射線粒子的傳播速度可能會比光速更快或更慢。

一些物理學家試圖用稍微不同於現有理論的觀點（如弦理論）來解釋宇宙中出現的一些神秘偏差。這些偏差只出現在極端情況下，比如超高能粒子。物理學家正在墨西哥普埃布拉的高海拔切倫科夫天文台（HAWC）尋找這樣的偏差，看看是否存在違反洛倫茲不變性（Lorentz constant）的情況。洛倫茲不變性是物理標準模型的重要組成部分，指對​​於每個靜止的物體（不管其在空間中的方向如何），或是處於恆定運動中的物體（可以用數學公式在靜止和運動的幀之間進行轉換）來說，物理定律都是一樣的。這種對稱性的結果就是，光速在真空中是一個恆定值，略低於每秒3億米。

違反洛倫茲不變性，意味著極高能量的宇宙射線可能會以快於或慢於恆定光速的速度傳播，並可能產生可見的影響。這些粒子可能會衰變或分裂，無法到達地球。在觀測實驗中，這將表現為能以足夠高的能量撞擊探測裝置的光子數量下降。墨西哥高海拔切倫科夫天文台的物理學家們尋找的就是這一信號。

該天文台由位於墨西哥內格拉火山（Sierra Negra）頂部附近的數百個大型水箱組成。高能的伽馬射線粒子在與大氣相互作用時，會產生大量粒子，當它們與水相互作用時，會產生小的閃光。光電倍增管能夠將這些閃光轉換成信號，根據這些信號，科學家就可以重建出造成閃光的高能粒子。

科學家結合了計算入射光子能量的方法，獲得了很清晰的數據：光子數量並未下降。HAWC繼續觀察來自天體物理源的光子，其能量高達285 TeV，是地球上最強大的粒子物理實驗——大型強子對撞機（Large Hadron Collider，簡稱LHC）——中粒子束能量的40多倍。這些伽馬射線的存在排除了能量最高的光子超越光速的可能性。而且，根據巴西聖保羅大學的物理學家溫貝托·馬丁內斯-韋爾塔（Humberto Martinez-Huerta）的數學計算，這一觀測結果使得違反洛倫茲不變性的理論成立時所需的最小能量尺度增加了100倍，換言之，相對論成立的能量尺度提高了100倍。

簡而言之，即使是最令人難以置信的高能光粒子仍然是以光速傳播，因為在地球上的實驗可以測量到它們。換句話說，假如這些高能粒子的速度超過光速的話，它們將衰變成較低能量的粒子，永遠不會到達地球。研究人員在發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）上的論文中指出，這一觀察結果對物理學家在解決某些懸而未決的問題時，在現有理論基礎上進行的擴展提出了限制。

不過，馬丁內斯-韋爾塔解釋道，觀測結果並沒有限制所有對愛因斯坦理論的擴展。也許違反洛倫茲不變性的情況會出現在其他粒子中，或者可能會導致一些光子的速度低於光速。

美國印第安納大學的物理學家拉爾夫·萊納特（Ralf Lehnert）沒有參與這項研究，但他表示，這項工作是可靠的。他重申這項研究只是測量洛倫茲不變性的方法之一，和其他數十次試圖尋找洛侖茲不變性失效證據的測試一樣，都沒有獲得預期的結果。

下一步，科學家計劃繼續擴大搜索範圍。HAWC的研究者在水箱中加入了更多的水，並增加了實驗的靈敏度。但就目前而言，愛因斯坦的相對論仍然拒絕讓步，即使是在最極端的情況下。