Что такое космический луч сверхвысокой энергии?

Космические лучи - это субатомные частицы, летящие в космосе с большой скоростью во всех направлениях. Около 90% из них - протоны, 9% - ядра гелия и 1% - электроны. Вопреки своему названию космические лучи являются скорее энергетическими частицами, чем лучами как таковыми. На Земле мы можем обнаружить космические лучи, когда они сталкиваются с верхней атмосферой и выпускают поток заряженных частиц. Наблюдая за интенсивностью ливня частиц, мы можем вывести энергию и направление космического луча.

Космический луч сверхвысокой энергии (UHECR) - это тип космического луча с аномально высокой энергией. Не существует официального предела отсечения, определяющего космические лучи сверхвысоких энергий, но этот термин обычно относится к космическим лучам, приближающимся или превышающим предел Грейзена-Зацепина-Кузьмина (GZK) по энергии космических лучей. Предел GZK соответствует пороговой энергии 6 × 10 ¹⁹ электронвольт, примерно в десять миллионов раз более энергичной, чем частицы в самых мощных ускорителях частиц. Считается, что выше этого предела космические лучи взаимодействуют с космическим микроволновым фоном, образуя экзотические частицы, называемые пионами, тем самым понижая свою энергию до предела GZK.

Но наблюдаются космические лучи, превышающие предел ГЗК. Это тайна физики и может быть подсказкой к физическим теориям, которые следуют за теориями Эйнштейна, согласно уважаемым физикам, таким как Ли Смолин. Один из таких космических лучей, наблюдавшийся на полигоне Дагвей в Юте и получивший прозвище частица Боже мой, имел энергию около 3 × 10 ²⁰ электронвольт. Это примерно эквивалентно тому, что было у хорошо брошенного бейсбола - но здесь мы говорим о частице, меньшей, чем типичное атомное ядро. Подсчитано, что эта частица путешествовала со скоростью света примерно 1 - 5 × 10 ^-24 . Это означает, что если бы космический луч излучал фотон (легкую частицу), то после целого года путешествия космический луч был бы только на 46 нанометров позади исходного фотона.

Со времени открытия частицы «О-Боже» в 1991 году было зарегистрировано не менее пятнадцати подобных событий, доказывающих, что космические лучи сверхвысоких энергий являются настоящим явлением. Поскольку такие частицы настолько энергичны, маловероятно, что они будут затронуты магнитными полями галактик, поэтому они, вероятно, будут путешествовать по прямой линии от своей точки происхождения. Но ничего интересного не было найдено в направлении неба, откуда исходил космический луч. Почему это? Мы не знаем