Particulele cu cea mai mare energie din natură

Cele mai puternice particule de energie din Natura sunt razele cosmice. Cele mai energice inca detectate au o energie de 3 x 1020 eV, o energie macroscopica mai mare decat cea a unei mingi de tenis care se deplaseaza la 250 km h-1.Aceasta energie probabil nu este stabilita de natura,dar de o zona relativ mica (~100 km2) de dispozitive care au fost folosite pentru a le cauta,astfel ceea ce priveste rata de mai sus 1020 eV este de doar aproximativ 1 pe km2 pe secol. Noi nu stim cum sunt create aceste particule, sau daca sunt fotoni, nuclee atomice sau neutrini, dar experimentele in curs de desfasurare promit ca ne pot duce la noi intelegeri a unor probleme importante astrofizice - sau chiar la unele domenii noi ale fizicii. Ca nu stim nimic despre astfel de particule extraordinare se datoreaza faptului cautarii care au fost pornite de la originea razelor cosmice cu energie mult mai mica cu multi ani in urma. In 1938 savantul francez, Pierre Auger, a descoperit accidental ca transporturi de particule, secundare create in atmosfera de catre razele cosmice de intrare, au fost dispersate pe distante de 300 m de la nivelul solului.Energia particulelor initiale a fost estimata la aproximativ 1015 eV. Particulele care compun transportul prin atmosfera la viteza luminii sunt si limitate la un disc relativ subtire, dar mai degraba sunt ca o farfurie giganta. In anii 1950 a devenit posibil de gasit directia de sosirea a unor astfel de particule prin masurarea relativa a timpului sosirii discului dus la detectoarele plasate pe o grila pe scara larga a distantelor Detectoarele de selectare au fost, de obicei, scintilatoare plastice sau detectoare de apa-Cerenkov si cu acestea directia primarelor de intrare poate fi masurata la aproximativ 1o.O avalansa produsa de o raza cosmica de 1020 eV contine aproximativ 1011 particule la nivelul solului raspandite pe o suprafata de aproximativ 20 km2.

Exista particule cu o energie mai mare decit 5x1019 eV ?

Raza Larmor a unui proton de 1018 eV in campul magnetic galactic este de aproximativ 0.3 kpc. Acesta este comparabil cu grosimea discului galactic si, prin urmare, era de asteptat ca unele caracteristici ale structurii galactice ar putea fi propuse in ,,.lumina razelor cosmice.. , in cazul in care un numar suficient de particule de mare energie ar putea fi colectate. De-a lungul anilor avalan.a matricelor de suprafata,mare si mai mare a fost construita pentru a detecta rar,evenimente energice,dar nici o dovada convingatoare de o anizotropie sau de punctul sursa a razelor cosmice nu au fost gasite.Desi "astronomia" razelor cosmice poate parea astfel un pic plictisitoare, acest lucru se dovedeste a fi o parte din puzzle-ul cu privire la originea lor.Intr-adevar,cautarea unor surse s-ar fi bine incheiat daca pana acum nu ar fi fost descoperite cele 2.7 K radiatii cosmice. In 1966 si Greisen,Zatsepin si Kuzmin au subliniat ca ar putea exista o scurtatura (scurtatura GZK) in spectrul energiei la aproximativ 5 x 1019 eV. Pina in 1966 mai multe evenimente,de mai sus 1018 eV au fost detectate (cu un pretins de a fi de 1020 eV). Punctul de vedere a fost frecvent considerat ca insucces pentru a descoperi punctele sursa, combinate mai degraba cu argumentele generale despre sursele energetice, ar putea fi explicata mai usor in cazul in care

particulele ar fi fost produse in obiecte neobisnuite departe de galaxia noastra: quasari, de asemenea, putin intelese la acel moment, au fost gandite pentru a satisface cerintele. Daca acest lucru a fost asa, atunci protonii cu energie suficienta (care se vedea 2.7 K fotoni Doppler deplasa.i cu un factor proportional cu factorul Lorentz) pierd energie prin producerea foto-pionului atunci si energiile lor scad semnificativ pe masura ce calatoresc prin spatiu. Un argument similar, dar invocind foto-productia, se aplica pentru nucleele grele. Calculele au aratat ca un proton de 1020 eV are doar o sansa de 50% din care provin mai mult de 20 Mpc de pe Pamant. Cateva obiecte foarte puternice (exemplu Cen A .i M87) se afla in aceasta distanta, dar cele mai energice raze cosmice nu se intorc inapoi la ele.