利用 MMS 多航天器数据检验安培-麦克斯韦定律在光子质量与洛伦兹-庞加莱对称性破缺上的偏离

我们通过寻找对安培-麦克斯韦定律的偏离，研究来自扩展电磁理论的可能证据。光子作为解读宇宙的主要信使，是标准模型(SM)中唯一自由的无质量粒子。事实上，这些偏离可能源于德布罗意-普罗卡(dBP)理论中的光子质量，或 SM 扩展(SME)中的洛伦兹对称性破缺(LSV)，也可能源于如玻恩-英费尔德、海森堡-欧拉等理论的非线性效应。为此，我们分析了磁层多尺度任务六年的数据，该任务是一个四卫星星座，主要穿越磁重联的湍流区，并在太阳风之外收集了约 $95\%$ 的下载数据。我们考察了来自太阳风、磁鞘和磁层区域的 380 万个数据点。在少数情况下，对于最高时间分辨率的突发数据和由四颗航天器构成的最优四面体构型，发现了偏离（所有区域中模长 $2.2\%$ 、笛卡尔分量 $4.8\%$，但在仅太阳风中模长升至 $20.8\%$ 、笛卡尔分量 $29.7\%$，在极低速质量区间可达 $45.2\%$）。这些偏离可能源于未计入的实验误差，或可能性较小的非麦克斯韦贡献，对此我们推断了 dBP 和 SME 情形下的相关参数。或许，我们正处于非专用任务可测性的边界。我们讨论了实验结果为光子质量上限 $2.1 \times 10^{-51}$ kg、LSV 参数 $|\vec{k}^{\rm AF}|$ 上限 $6 \times 10^{-9}$ m$^{-1}$，以及太阳风中的偏离，并与更严格但依赖模型的极限作了比较。