Herregud partikel

Oh -My-God-partikeln var en kosmisk stråle med ultrahög energi som upptäcktes den 15 oktober 1991 av Fly's Eye- kameran i Dugway Proving Ground , Utah , USA. Det är den kosmiska strålen med högsta energi som någonsin observerats. Denna partikels energi var oväntad och ifrågasatte teorier från den eran om ursprunget och spridningen av kosmiska strålar.

Jämförelser

Oh -My-God-partikelns energi uppskattades till (3,2 ± 0,9) × 10 ²⁰ eV , eller 51 ± 14 J. Även om denna mängd är fenomenalt stor – långt överstiger den högsta energi som mänsklig teknologi kan generera – är den fortfarande långt under nivån på Planck-skalan , där exotisk fysik förväntas.

Jämförelse med en foton

Oh -My-God-partikeln hade 10 ²⁰ (100 kvintiljoner ) gånger fotonenergin av synligt ljus, vilket motsvarar en baseboll på 142 gram (5 oz ) som färdades i cirka 28 m/s (100 km/h; 63 mph). Dess energi var 20 miljoner gånger större än den högsta fotonenergin som uppmätts i elektromagnetisk strålning som sänds ut av ett extragalaktiskt objekt: Blazaren Markarian 501 . ^{[ behöver uppdateras ]}

Jämförelse med en proton

Om vi antar att det var en proton, färdades denna partikel med 0,999 999 999 999 999 999 999 9951 av ljusets hastighet, dess Lorentz-faktor var 3,2 × 10 ¹¹ och dess hastighet var 27,1 . Med denna hastighet, om en foton färdades bredvid partikeln, skulle det ta över 215 000 år för fotonen att få ett 1 cm försprång, sett från jordens referensram. På grund av speciell relativitet , skulle den relativistiska tidsdilatationen som upplevs av en proton som färdas med denna hastighet vara extrem. Om protonen härstammar från ett avstånd på 1,5 miljarder ljusår, skulle det ta ungefär 1,71 dagar från protonens referensram att resa det avståndet.

Energin för denna partikel var cirka 40 miljoner gånger den av de protoner med högst energi som har producerats i någon jordbunden partikelaccelerator . Men bara en liten del av denna energi skulle vara tillgänglig för en interaktion med en proton eller neutron på jorden, med det mesta av energin kvar i form av kinetisk energi av produkterna av interaktionen. Den effektiva energin som är tillgänglig för en sådan kollision är $\ {\sqrt {2\ E\ m\ c^{2}\ }},$ där $E$ är partikelns energi och $m c$ ² är massenergi för den antagna protonen. För Oh-My-God-partikeln ger detta 7,5 × 10 ¹⁴ eV , vilket är ungefär 60 gånger högre än den högsta kollisionsenergin för Large Hadron Collider (från 2015).

Högt, men långt under Planckskalan

Även om partikelns energi var högre än något som uppnåddes i markbaserade acceleratorer, var den fortfarande cirka 40 miljoner gånger lägre än Planck-energin . Partiklar av den energin skulle behövas för att exponera effekter på Planck-skalan . En proton med så mycket energi skulle färdas 1,665 × 10 ¹⁵ gånger närmare ljusets hastighet än vad Oh-My-God-partikeln gjorde. Sett från jorden och observerat i jordens referensram skulle det ta cirka 3,579 × 10 ²⁰ år ( 2,59 × 10 ^{10 gånger} universums nuvarande ålder ) för en foton att passera en Planck-energiproton med 1 cm ledning. ^{[ citat behövs ]}

Senare liknande händelser

Sedan den första observationen har minst sju liknande händelser (energi 5,7 × 10 ¹⁹ eV eller mer) registrerats, vilket bekräftar fenomenet. Dessa partiklar av kosmisk strålning med ultrahög energi är mycket sällsynta; energin för de flesta kosmiska strålpartiklar är mellan 10 ⁷ eV och 10 ¹⁰ eV.

Nyare studier som använder Telescope Array Project har föreslagit en källa till partiklarna inom en "varm plats" på 20 graders radie i riktning mot stjärnbilden Ursa Major .

Se även

Kosmisk stråle – Högenergipartikel, huvudsakligen med ursprung utanför solsystemet
Greisen–Zatsepin–Kuzmin-gräns – Teoretisk övre gräns för energin hos kosmiska strålprotoner
Ultrahögenergi kosmisk stråle – kosmisk strålepartikel med en kinetisk energi större än 10 ¹⁸ eV
Ursa Major Cluster – Spiralrik galaxhop av Virgo Supercluster
HZE-joner – Högenergetiska, tunga joner av kosmiskt ursprung
Solenergipartiklar – Högenergipartiklar från solen