Một tia vũ trụ năng lượng cực cao là gì?

Tia vũ trụ là các hạt hạ nguyên tử bay trong không gian với tốc độ lớn theo mọi hướng.Khoảng 90% trong số chúng là proton, 9% là hạt nhân helium và 1% là electron.Trái ngược với việc đặt tên của chúng, các tia vũ trụ là các hạt năng lượng hơn là các tia

mỗi se.Trên trái đất, chúng ta có thể phát hiện các tia vũ trụ khi chúng va chạm với bầu khí quyển phía trên và giải phóng một vòi hoa sen của các hạt tích điện.Bằng cách quan sát mức độ mạnh của vòi hoa sen hạt, chúng ta có thể suy ra năng lượng và hướng của tia vũ trụ. Một tia vũ trụ cực cao (UHECR) là một loại tia vũ trụ với năng lượng cao dị thường.Không có giới hạn cắt chính thức xác định một tia vũ trụ năng lượng cực cao, nhưng thuật ngữ này thường đề cập đến các tia vũ trụ đang tiếp cận hoặc vượt quá giới hạn của Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) đối với năng lượng tia vũ trụ.Giới hạn GZK tương ứng với năng lượng ngưỡng 6 x 10

19

electronvolts, năng lượng gấp khoảng mười triệu lần so với các hạt trong các máy gia tốc hạt mạnh nhất.Trên giới hạn này, người ta cho rằng các tia vũ trụ tương tác với nền vi sóng vũ trụ để tạo ra các hạt kỳ lạ gọi là pions, do đó hạ thấp năng lượng của chúng xuống giới hạn GZK. ^{Nhưng các tia vũ trụ đã được quan sát vượt quá giới hạn GZK.Đây là một bí ẩn của vật lý và có thể là một gợi ý cho các lý thuyết vật lý thành công của Einstein, theo các nhà vật lý đáng kính như Lee Smolin.Một tia vũ trụ như vậy, được quan sát tại Dugway chứng minh căn cứ ở Utah và biệt danh là hạt Oh-My-God, có năng lượng khoảng 3 x 10} 20

electronvolts.Điều này gần như tương đương với một quả bóng chày bị ném tốt-nhưng ở đây chúng ta đang nói về một hạt nhỏ hơn một hạt nhân nguyên tử điển hình.Người ta ước tính rằng hạt này đang di chuyển vào khoảng 1-5 x 10 -24

Tốc độ ánh sáng.Điều này có nghĩa là nếu tia vũ trụ đang đua một photon (hạt ánh sáng), sau cả năm di chuyển, tia vũ trụ sẽ chỉ là 46 nanomet sau photon ban đầu.Kể từ khi phát hiện ra hạt Oh-My-God vào năm 1991, ít nhất mười lăm sự kiện tương tự đã được ghi lại, chứng minh rằng các tia vũ trụ năng lượng cực cao là một hiện tượng thực sự.Vì các hạt như vậy rất tràn đầy năng lượng, nên không có khả năng chúng sẽ bị ảnh hưởng bởi các từ trường của các thiên hà, vì vậy chúng có thể sẽ di chuyển theo đường thẳng từ điểm xuất phát của chúng.Nhưng, không có gì đáng quan tâm được tìm thấy theo hướng bầu trời từ nơi bắt nguồn tia vũ trụ.Tại sao vậy?Chúng tôi không biết.