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 de seus nomes, os raios cósmicos são partículas energéticas, e não raios per se. Na Terra, podemos detectar raios cósmicos quando colidem com a atmosfera superior e liberam uma chuva de partículas carregadas. Observando a intensidade do 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 anormalmente alta. Não há limite de corte oficial que defina um raio cósmico de energia ultra alta, mas o termo geralmente se refere a raios cósmicos que se aproximam ou excedem o limite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) na energia dos raios cósmicos. O limite GZK corresponde a um limiar de energia de 6 x 10 19 elétron-volts, cerca de dez milhões de vezes mais energético 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, reduzindo assim sua energia ao limite de GZK.
Mas raios cósmicos foram observados excedendo o limite de GZK. Este é um mistério da física e pode ser uma dica para as teorias físicas que sucedem as de Einstein, de acordo com físicos respeitados como Lee Smolin. Um desses raios cósmicos, observado em Dugway Proving Grounds, em Utah, e apelidado de partícula Oh-Meu-Deus, tinha uma energia de cerca de 3 x 10 20 elétron-volts. Isso é aproximadamente equivalente ao de uma bola de beisebol bem arremessada - mas aqui estamos falando de uma partícula menor que um núcleo atômico típico. Estima-se que esta partícula estivesse viajando a cerca de 1 - 5 x 1024 a velocidade da luz. Isso significa que se o raio cósmico estivesse disparando um fóton (partícula de luz), após um ano inteiro de viagem, o raio cósmico ficaria apenas 46 nanômetros atrás do fóton original.
Desde a descoberta da partícula 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, de modo que provavelmente viajariam em uma linha direta a partir de seu ponto de origem. Mas nada de interessante foi encontrado na direção do céu de onde o raio cósmico se originou. Por que é que? Nós não sabemos.