Constraints on birefringence-free photon theory within standard model extensions

Constraints on the birefringence-free subset of Lorentz-violating (LV) operators are derived using 14 gamma-ray burst photons in the GeV band. These constraints target the isotropic <a:math xmlns:a="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <a:msubsup> <a:mi>c</a:mi> <a:mrow> <a:mo stretchy="false">(</a:mo> <a:mi>I</a:mi> <a:mo stretchy="false">)</a:mo> <a:mn>00</a:mn> </a:mrow> <a:mrow> <a:mo stretchy="false">(</a:mo> <a:mi>d</a:mi> <a:mo stretchy="false">)</a:mo> </a:mrow> </a:msubsup> </a:math> coefficients for dimensions <g:math xmlns:g="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <g:mi>d</g:mi> <g:mo>=</g:mo> <g:mn>6</g:mn> </g:math> , 8, 10 within the framework of the Standard-Model extension. Employing theory-agnostic Bayesian parameter estimation methods, our analysis indicates a preference for subluminal LV effects. Focusing on this case, we further refine the parameter constraints, yielding results that are mutually consistent. Within the 95% posterior credible interval, our constraints yield the bounds, <i:math xmlns:i="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <i:mo stretchy="false">|</i:mo> <i:msubsup> <i:mi>c</i:mi> <i:mrow> <i:mo stretchy="false">(</i:mo> <i:mi>I</i:mi> <i:mo stretchy="false">)</i:mo> <i:mn>00</i:mn> </i:mrow> <i:mrow> <i:mo stretchy="false">(</i:mo> <i:mn>6</i:mn> <i:mo stretchy="false">)</i:mo> </i:mrow> </i:msubsup> <i:mo stretchy="false">|</i:mo> <i:mo>≤</i:mo> <i:mn>7.75</i:mn> <i:mo>×</i:mo> <i:msup> <i:mn>10</i:mn> <i:mrow> <i:mo>−</i:mo> <i:mn>20</i:mn> </i:mrow> </i:msup> <i:mtext> </i:mtext> <i:mtext> </i:mtext> <i:msup> <i:mrow> <i:mi>GeV</i:mi> </i:mrow> <i:mrow> <i:mo>−</i:mo> <i:mn>2</i:mn> </i:mrow> </i:msup> </i:math> , <q:math xmlns:q="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <q:mo stretchy="false">|</q:mo> <q:msubsup> <q:mi>c</q:mi> <q:mrow> <q:mo stretchy="false">(</q:mo> <q:mi>I</q:mi> <q:mo stretchy="false">)</q:mo> <q:mn>00</q:mn> </q:mrow> <q:mrow> <q:mo stretchy="false">(</q:mo> <q:mn>8</q:mn> <q:mo stretchy="false">)</q:mo> </q:mrow> </q:msubsup> <q:mo stretchy="false">|</q:mo> <q:mo>≤</q:mo> <q:mn>4.92</q:mn> <q:mo>×</q:mo> <q:msup> <q:mn>10</q:mn> <q:mrow> <q:mo>−</q:mo> <q:mn>24</q:mn> </q:mrow> </q:msup> <q:mtext> </q:mtext> <q:mtext> </q:mtext> <q:msup> <q:mrow> <q:mi>GeV</q:mi> </q:mrow> <q:mrow> <q:mo>−</q:mo> <q:mn>4</q:mn> </q:mrow> </q:msup> </q:math> , and <y:math xmlns:y="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <y:mo stretchy="false">|</y:mo> <y:msubsup> <y:mi>c</y:mi> <y:mrow> <y:mo stretchy="false">(</y:mo> <y:mi>I</y:mi> <y:mo stretchy="false">)</y:mo> <y:mn>00</y:mn> </y:mrow> <y:mrow> <y:mo stretchy="false">(</y:mo> <y:mn>10</y:mn> <y:mo stretchy="false">)</y:mo> </y:mrow> </y:msubsup> <y:mo stretchy="false">|</y:mo> <y:mo>≤</y:mo> <y:mn>3.46</y:mn> <y:mo>×</y:mo> <y:msup> <y:mn>10</y:mn> <y:mrow> <y:mo>−</y:mo> <y:mn>28</y:mn> </y:mrow> </y:msup> <y:mtext> </y:mtext> <y:mtext> </y:mtext> <y:msup> <y:mrow> <y:mi>GeV</y:mi> </y:mrow> <y:mrow> <y:mo>−</y:mo> <y:mn>6</y:mn> </y:mrow> </y:msup> </y:math> , which improve upon the most stringent credible-interval bounds reported in the literature by at least five orders of magnitude.