O que é um raio cósmico de energia ultra-alta?

Os raios cósmicos são partículas subatômicas que voam pelo espaço em grande velocidade em todas as direções. Cerca de 90% deles são prótons, 9% são núcleos de hélio e 1% são elétrons. Ao contrário do seu nome, os raios cósmicos são partículas energéticas, em vez de raios por si só. Na Terra, podemos detectar raios cósmicos quando eles colidem com a atmosfera superior e liberam uma chuva de partículas carregadas. Ao observar o quão intenso é o chuveiro de partículas, podemos inferir a energia e a direção do raio cósmico.

Um raio cósmico de energia ultra-alta (UHECR) é um tipo de raio cósmico com uma energia anomalamente alta. Não existe um limite oficial de corte definindo um raio cósmico de energia ultra-alta, mas o termo geralmente se refere a raios cósmicos que se aproximam ou excedem o limite Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) da energia dos raios cósmicos. O limite do GZK corresponde a uma energia limite de 6 x 10 19 eletrônicos, cerca de dez milhões de vezes mais enérgica do que as partículas nos aceleradores de partículas mais poderosos.Acima desse limite, pensa -se que os raios cósmicos interagem com o fundo cósmico de microondas para produzir partículas exóticas chamadas pions, diminuindo assim sua energia para o limite GZK.

Mas os raios cósmicos foram observados excedendo o limite GZK. Este é um mistério da física e pode ser uma sugestão para as teorias físicas que sucedem às de Einstein, de acordo com físicos respeitados como Lee Smolin. Um desses raio cósmico, observado em Dugway, provando motivos em Utah e apelidado de partícula Oh-my-deus, tinha uma energia de cerca de 3 x 10 20 volts. Isso é aproximadamente equivalente ao de uma bola de beisebol bem arcoada-mas aqui estamos falando de uma partícula menor que um núcleo atômico típico. Estima-se que essa partícula estivesse viajando de cerca de 1 a 5 x 10 -24 a velocidade da luz. Isso significa que se o raio cósmico estivesse correndo um fóton (partícula leve), depois de um ano inteiroAR de viagens, o raio cósmico seria apenas 46 nanômetros atrás do fóton original.

Desde a descoberta da partícula de OH-MY-GOD em 1991, pelo menos quinze eventos semelhantes foram registrados, provando que os raios cósmicos de energia ultra-alta são um fenômeno real. Como essas partículas são tão energéticas, é improvável que elas sejam afetadas pelos campos magnéticos das galáxias, para que provavelmente viajassem em uma linha direta do ponto de origem. Mas, nada de interesse foi encontrado na direção do céu de onde o raio cósmico se originou. Por que é que? Não sabemos.