Qu'est-ce qu'un rayon cosmique ultra-élevé?

Les rayons cosmiques sont des particules subatomiques volant dans l'espace à grande vitesse dans toutes les directions.Environ 90% d'entre eux sont des protons, 9% sont des noyaux d'hélium et 1% sont des électrons.Contrairement à leur dénomination, les rayons cosmiques sont des particules énergiques plutôt que des rayons en soi. Sur Terre, nous pouvons détecter les rayons cosmiques lorsqu'ils entrent en collision avec la haute atmosphère et libérer une douche de particules chargées.En observant à quel point la douche des particules est intense, nous pouvons déduire l'énergie et la direction du rayon cosmique.

Un rayon cosmique ultra-élevé (UHECR) est un type de rayon cosmique avec une énergie anormalement élevée.Il n'y a pas de limite de coupure officielle définissant un rayon cosmique ultra-élevé, mais le terme fait généralement référence aux rayons cosmiques qui approchent ou dépassant la limite Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) sur l'énergie des rayons cosmiques.La limite GZK correspond à une énergie seuil de 6 x 10 ¹⁹ électronvolts, environ dix millions de fois plus énergiques que les particules des accélérateurs de particules les plus puissants.Au-dessus de cette limite, on pense que les rayons cosmiques interagissent avec le fond micro-ondes cosmique pour produire des particules exotiques appelées pions, abaissant ainsi leur énergie à la limite GZK.

Mais les rayons cosmiques ont été observés dépassant la limite GZK.C'est un mystère de la physique et pourrait être un indice des théories physiques qui succèdent à celles d'Einstein, selon des physiciens respectés tels que Lee Smolin.Un de ces rayons cosmiques, observés à Dugway Proving Grounds dans l'Utah et surnommé la particule oh-my-god, avait une énergie d'environ 3 x 10 ²⁰ électronvolts.Ceci est à peu près équivalent à celui d'un baseball bien jeté - mais ici, nous parlons d'une particule plus petite qu'un noyau atomique typique.On estime que cette particule se déplaçait à environ 1 à 5 x 10 ^-24 la vitesse de la lumière.Cela signifie que si le rayon cosmique courait un photon (particule légère), après une année entière de voyage, le rayon cosmique ne serait que 46 nanomètres derrière le photon d'origine.

Depuis la découverte de la particule oh-my-god en 1991, au moins quinze événements similaires ont été enregistrés, prouvant que les rayons cosmiques à ultra-haute énergie sont un phénomène réel.Étant donné que de telles particules sont si énergiques, il est peu probable qu'elles soient affectées par les champs magnétiques des galaxies, ils se déplaceraient donc probablement dans une ligne directe de leur point d'origine.Mais, rien d'intérêt n'a été trouvé dans le sens du ciel d'où le rayon cosmique est originaire.Pourquoi donc?Nous ne savons pas.