A kozmikus sugarak valóban szubatomos részecskék, elsősorban protonok (hidrogénmagok) és esetenként hélium vagy nehezebb atommagok és nagyon ritkán elektronok. A kozmikus sugárrészecskék nagyon energikusak, mivel jelentős sebességgel és ezáltal jelentős lendülettel bírnak.
Az Oh-My-God részecske, amelyet 1991-ben Utah fölött detektáltak, valószínűleg egy proton volt, amely a fénysebesség 0,999 (és adjon hozzá még 20x9s-t) fénysebességet, és állítólag ugyanazt a kinetikus energiát hordozta, mint egy baseball, amely 90 kilométerre halad. óra.
Kinetikus energiáját 3x10-re becsülték20 elektronvolt (eV), és az ütközési energiája 7,5 x 10 lenne14 eV, amikor egy légköri részecskébe ütközik - mivel az ütközés során nem képes feladni kinetikus energiáját. A gyorsan mozgó törmelék egy részét elviszi, és van némi hővesztesége is. Mindenesetre ez még mindig körülbelül 50-szerese annak az ütközési energianak, amelyre számítunk, hogy a nagy hadroncsatorna (LHC) teljes energiával képes lesz előállni. Szóval, ez megalapozott alapot kínál arra, hogy káromkodjanak azoktól a feladókatól, akik továbbra is meg vannak győződve arról, hogy az LHC elpusztítja a Földet.
Most a legtöbb kozmikus sugárrészecske alacsony energiájú, akár 10 is10 eV - és helyben merülnek fel a napsugárzásokból. Egy újabb energikus osztály, akár 1015 eV, úgy gondolják, hogy a galaxis más részeiből származnak. Nehéz meghatározni a pontos forrást, mivel a galaxis és a Naprendszer mágneses terei megváltoztatják a pályájukat, úgy hogy egyenletes eloszlásúak legyenek az égen - mintha mindenütt jönnének.
De a valóságban ezek a galaktikus kozmikus sugarak valószínűleg a szupernóvákból származnak - valószínűleg késleltetett felszabadulási folyamatban, amikor a részecskék előre-hátra ugrálnak a szupernóva maradványának fennmaradó mágneses mezőjében, mielőtt azokat katapulálnák a szélesebb galaxisba.
És akkor vannak extragalaktikus kozmikus sugarak, amelyek az Oh-My-God-féle fajták, és amelyek energiaszintje meghaladja a 10-et15 eV, még ritkán is meghaladja a 10-et20 eV - amelyeket hivatalosan ultra-nagy energiájú kozmikus sugaraknak neveznek. Ezek a részecskék nagyon közel állnak a fénysebességhez, és hatalmas rúgással rendelkeznek, hogy elérjék az ilyen sebességet.
Ugyanakkor egy talán túlzott rejtély aurája hagyományosan körülveszi az extragalaktikus kozmikus sugarak eredetét - amint ezt az Oh-én-Isten címe is példázza.
A valóságban korlátozások vannak arra, hogy milyen messze lehet egy ultra nagy energiájú részecske származni - mivel ha semmivel sem ütköznek össze, akkor végül szembeszállnak a Greisen – Zatsepin – Kuzmin (GZK) határértékkel. . Ez azt a valószínűséget képviseli, hogy egy gyorsan mozgó részecske végül ütközik egy kozmikus mikrohullámú háttér fotonnal, elveszíti a lendületet és a sebességet a folyamatban. Kiderül, hogy extragalaktikus kozmikus sugarak megtartják a 10-nél nagyobb energiákat19 Az eV nem származhat olyan forrásból, amely a Földtől 163 millió fényévnél távolabb esik - ez a távolság a GZK horizontja.
A Pierre Auger Obszervatórium közelmúltbeli megfigyelései szoros összefüggést találtak az extragalaktikus kozmikus sugarak mintázata és a közeli galaxisok eloszlása között az aktív galaktikus magokkal. Biermann és Souza most egy bizonyítékokon alapuló modellt dolgozott ki a galaktikus és extragalaktikus kozmikus sugarak eredetére - amelynek számos tesztelhető előrejelzése van.
Azt javasolják, hogy az extragalaktikus kozmikus sugarakat szupermasszív fekete lyuk akkréciós tárcsákba forgatják, amelyek az aktív galaktikus magok alapját képezik. Ezenkívül becsléseik szerint szinte minden extragalaktikus kozmikus sugarat, amelyek a Földet elérik, a Kentaur A származik. Tehát nincs óriási rejtély - valóban gazdag terület a további kutatásokhoz. Egy másik galaxisban lévő aktív szupermasszív fekete lyuk akkreditációs korong részecskéit szállítják a küszöbünkhöz.
További irodalom: Biermann és Souza A galaktikus és extragalaktikus kozmikus sugarak közös eredetéről.
