Che cos'è un raggio cosmico ad altissima energia?

I raggi cosmici sono particelle subatomiche che volano attraverso lo spazio a grande velocità in tutte le direzioni. Circa il 90% di essi sono protoni, il 9% sono nuclei di elio e l'1% sono elettroni. Contrariamente alla loro denominazione, i raggi cosmici sono particelle energetiche piuttosto che raggi di per sé. Sul terra, possiamo rilevare i raggi cosmici quando si scontrano con l'atmosfera superiore e rilasciare una doccia di particelle cariche. Osservando quanto sia intensa la doccia di particelle, possiamo dedurre l'energia e la direzione del raggio cosmico.

Un raggio cosmico ad altissima energia (UHECR) è un tipo di raggio cosmico con un'energia anomalo. Non esiste un limite di taglio ufficiale che definisce un raggio cosmico ad altissima energia, ma il termine generalmente si riferisce ai raggi cosmici che si avvicinano o superano il limite di Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) sull'energia dei raggi cosmici. Il limite GZK corrisponde a un'energia di soglia di 6 x 10 19 elettronvolt, circa dieci milioni di volte più energici delle particelle nei più potenti acceleratori di particelle.Al di sopra di questo limite, si pensa che i raggi cosmici interagiscono con lo sfondo cosmico a microonde per produrre particelle esotiche chiamate Pions, abbassando così la loro energia al limite GZK.

Ma sono stati osservati raggi cosmici superando il limite GZK. Questo è un mistero della fisica e potrebbe essere un suggerimento per le teorie fisiche che succedono a quelle di Einstein, secondo i rispettati fisici come Lee Smolin. Uno di questi raggi cosmici, osservato a Dugway che prova da terreno nello Utah e soprannominava la particella OH-My-dio, aveva un'energia di circa 3 x 10 20 elettronvolt. Ciò è approssimativamente equivalente a quello di un baseball ben lanciato-eppure qui stiamo parlando di una particella più piccola di un tipico nucleo atomico. Si stima che questa particella stava viaggiando a circa 1-5 x 10 -24 la velocità della luce. Ciò significa che se il raggio cosmico correva un fotone (particella leggera), dopo un intero yeAR di viaggio, il raggio cosmico sarebbe solo 46 nanometri dietro il fotone originale.

Dalla scoperta della particella OH-My-God nel 1991, sono stati registrati almeno quindici eventi simili, dimostrando che i raggi cosmici ad altissima energia sono un vero fenomeno. Poiché tali particelle sono così energiche, è improbabile che siano influenzate dai campi magnetici delle galassie, quindi probabilmente viaggerebbero in una linea diretta dal loro punto di origine. Ma non è stato trovato nulla di interessante nella direzione del cielo da dove ha avuto origine il raggio cosmico. Perché? Non lo sappiamo.