¿Qué es un rayo cósmico de energía ultraalta?

Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que vuelan por el espacio a gran velocidad en todas las direcciones. Alrededor del 90% de ellos son protones, el 9% son núcleos de helio y el 1% son electrones. Contrariamente a su denominación, los rayos cósmicos son partículas energéticas en lugar de rayos per se. En la Tierra, podemos detectar rayos cósmicos cuando chocan con la atmósfera superior y liberan una lluvia de partículas cargadas. Al observar cuán intensa es la lluvia de partículas, podemos inferir la energía y la dirección del rayo cósmico.

Un rayo cósmico de energía ultraalta (UHECR) es un tipo de rayo cósmico con una energía anormalmente alta. No hay un límite de corte oficial que defina un rayo cósmico de energía ultraalta, pero el término generalmente se refiere a los rayos cósmicos que se acercan o superan el límite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) en la energía de los rayos cósmicos. El límite GZK corresponde a un umbral de energía de 6 x 10 ¹⁹ electronvoltios, aproximadamente diez millones de veces más enérgico que las partículas en los aceleradores de partículas más potentes. Por encima de este límite, se cree que los rayos cósmicos interactúan con el fondo cósmico de microondas para producir partículas exóticas llamadas piones, lo que reduce su energía al límite GZK.

Pero se han observado rayos cósmicos que exceden el límite de GZK. Este es un misterio de la física y podría ser una pista para las teorías físicas que suceden a las de Einstein, según físicos respetados como Lee Smolin. Uno de esos rayos cósmicos, observado en Dugway Proving Grounds en Utah y apodado la partícula Oh-My-God, tenía una energía de aproximadamente 3 x 10 ²⁰ electronvoltios. Esto es más o menos equivalente al de una pelota de béisbol bien lanzada, pero aquí estamos hablando de una partícula más pequeña que un núcleo atómico típico. Se estima que esta partícula viajaba a aproximadamente 1 - 5 x ^10-24 la velocidad de la luz. Esto significa que si el rayo cósmico estuviera compitiendo con un fotón (partícula de luz), después de un año entero de viaje, el rayo cósmico solo estaría 46 nanómetros detrás del fotón original.

Desde el descubrimiento de la partícula Oh-My-God en 1991, se han registrado al menos quince eventos similares, lo que demuestra que los rayos cósmicos de energía ultraalta son un fenómeno real. Dado que tales partículas son tan enérgicas, es poco probable que se vean afectadas por los campos magnéticos de las galaxias, por lo que es probable que viajen en línea directa desde su punto de origen. Pero no se encontró nada de interés en la dirección del cielo desde donde se originó el rayo cósmico. ¿Porqué es eso? No lo sabemos