什么是超高能量的宇宙射线？(an ultra-high energy cosmic ray?)

宇宙射线是以极快的速度向各个方向飞行的亚原子粒子。其中大约90%是质子，9%是氦核，1%是电子。与它们的命名相反，宇宙射线是高能粒子，而不是射线本身。在地球上，当宇宙射线与高层大气碰撞并释放出带电粒子雨时，我们可以检测到宇宙射线。通过观察粒子雨的强度，我们可以推断宇宙射线的能量和方向。...

宇宙射线是以极快的速度向各个方向飞行的亚原子粒子。其中大约90%是质子，9%是氦核，1%是电子。与它们的命名相反，宇宙射线是高能粒子，而不是射线本身。在地球上，当宇宙射线与高层大气碰撞并释放出带电粒子雨时，我们可以检测到宇宙射线。通过观察粒子雨的强度，我们可以推断宇宙射线的能量和方向。

超高能宇宙射线（UHECR）是一种具有异常高能量的宇宙射线。没有定义超高能宇宙射线的官方截止极限，但该术语通常是指接近或超过宇宙射线能量的Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）极限的宇宙射线。 GZK极限对应于6 x 1019电子伏特的阈值能量，比最强大的粒子加速器中的粒子能量高约1000万倍。超过这一极限，人们认为宇宙射线与宇宙微波背景相互作用，产生称为离子的外来粒子，从而将其能量降至GZK极限。

但是已经观察到宇宙射线超过了GZK的限制。根据Lee Smolin等受人尊敬的物理学家的说法，这是一个物理学之谜，可能是对继承爱因斯坦的物理理论的一个暗示。在犹他州的Dugway试验场观察到的这种宇宙射线，绰号为Oh-My-God粒子，其能量约为3 x 1020电子伏特。这大致相当于一个投掷好的棒球的能量，然而这里我们谈论的是一个比典型原子核小的粒子。估计这个粒子以大约1 - 5 x 10-24的光速飞行。这意味着如果宇宙射线与光子（光粒子）比赛，经过一整年的旅行，宇宙射线将只比原始光子落后46纳米。

自从1991年发现Oh-My-God粒子以来，至少有15个类似的事件被记录下来，证明超高能量的宇宙射线是一种真实的现象。由于这种粒子能量巨大，不太可能受到星系磁场的影响，所以它们很可能从原点直线传播。但是，在宇宙射线发源地的天空方向没有发现任何感兴趣的东西。这是为什么？我们不知道。

发表于 2022-02-09 11:45
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分类：科学

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