γ射线作为宇宙的探针

$\gamma$射线在极远距离上的传播为星际介质和基元物理提供了新的见解。在通往地球的路径上，$\gamma$射线可以与星际介质中弥漫的红外或光学光子湮灭，产生 $e^+ \, e^-$ 对。由于显著的星系前景，这些光子的密度通过直接测量很难确定。研究来自不同距离的河外源$\gamma$射线的吸收，可以测量低能弥漫光子的密度。$\gamma$射线的传播也可能受到粒子物理标准模型扩展所预测的新现象的影响。在一些量子引力模型中洛伦兹不变性被破坏，导致真空中光速依赖于能量。从最遥远的$\gamma$射线暴和耀变活动星系核的差分飞行时间测量，已设定了量子引力能标的下界。另一些弦理论模型预测了一种可能改变$\gamma$射线传播的效应，即$\gamma$射线与一种称为“类轴子粒子（axion-like particle）”的轻基本玻色子混合，该玻色子不与低能光子相互作用。这种混合将使宇宙对$\gamma$射线比原本更为透明，在某种意义上减少了来自河外背景光造成的谱修正量。本文综述了$\gamma$射线天文学中所有这些现象的搜索现状。