Hvad er en kosmetisk stråle med ultrahøj energi?
Kosmiske stråler er subatomære partikler, der flyver gennem rummet med stor hastighed i alle retninger. Cirka 90% af dem er protoner, 9% er heliumkerner og 1% er elektroner. I modsætning til deres navngivning er kosmiske stråler energiske partikler snarere end stråler i sig selv. På Jorden kan vi registrere kosmiske stråler, når de kolliderer med den øvre atmosfære og frigiver et brus af ladede partikler. Ved at observere, hvor intens partikelbruseren er, kan vi udlede energien og retningen for den kosmiske stråle.
En kosmisk stråle med meget høj energi (UHECR) er en type kosmisk stråle med en anomalt høj energi. Der er ingen officiel afskæringsgrænse, der definerer en kosmisk stråle med meget høj energi, men udtrykket henviser generelt til kosmiske stråler, der nærmer sig eller overskrider Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) -grænsen for kosmisk stråleenergi. GZK-grænsen svarer til en tærsklenergi på 6 x 10 19 elektronvolt, cirka ti millioner gange mere energisk end partiklerne i de mest kraftfulde partikelacceleratorer. Over denne grænse menes det, at kosmiske stråler interagerer med den kosmiske mikrobølgebaggrund for at producere eksotiske partikler kaldet pioner og derved sænke deres energi til GZK-grænsen.
Men kosmiske stråler er observeret, der overskrider GZK-grænsen. Dette er et fysik mysterium og kan være en antydning til fysiske teorier, der lykkes med Einsteins, ifølge respekterede fysikere som Lee Smolin. En sådan kosmisk stråle, observeret ved Dugway Proving Grounds i Utah og kaldet Oh-My-God-partiklen, havde en energi på ca. 3 x 10 20 elektronvolt. Dette svarer stort set til en velkastet baseball - men her taler vi om en partikel, der er mindre end en typisk atomkerne. Det anslås, at denne partikel bevægede sig med ca. 1 - 5 x 10-24 lysets hastighed. Dette betyder, at hvis den kosmiske stråle kæmpede for en foton (lyspartikel), efter et helt års rejse, ville den kosmiske stråle kun være 46 nanometer bag den originale foton.
Siden opdagelsen af Oh-My-God-partiklen i 1991 er der blevet registreret mindst femten lignende begivenheder, der beviser, at kosmiske stråler med ultrahøj energi er et reelt fænomen. Da sådanne partikler er så energiske, er det usandsynligt, at de vil blive påvirket af magnetfelterne i galakser, så de sandsynligvis vil rejse i en direkte linje fra deres oprindelsessted. Men intet af interesse blev fundet i retning af himlen, hvorfra den kosmiske stråle stammede. Hvorfor det? Vi ved det ikke.