Opazili drugi najmočnejši izmerjeni kozmični žarek

Raziskovalci so v članku v reviji Science potrdili, da je pred dvema letoma v ozračje priletel drugi najmočnejši zabeleženi kozmični žarek. Imenu navkljub gre za običajne subatomske delce, še največkrat protone, ki priletijo v Zemljino ozračje. Kozmični jih imenujemo zato, ker izvirajo iz vesolja. Od delcev, ki jih srečujemo na Zemlji, se razlikujejo predvsem po izjemno visokih hitrosti, torej imajo ogromne energije.

Od kod je priletel proton 27. maja 2021, ni znano. Precej zanesljive pa so ocene, da je imel 240 EeV (eksaelektronvoltov) energije, kar je približno milijonkrat več od od najhitrejših protonov, ki jih lahko pripravimo v pospeševalnikih delcev na Zemlji. Hitrejši je bil le še delec, ki je leta 1991 priletel z energijo 320 EeV. Nasploh so delci z energijami prek 100 EeV sila redki, saj na vsak kvadratni kilometer Zemlje prileti kvečjemu kakšen vsako stoletje.

Ko je Toshihiro Fujii z univerze v Osaki pregledoval meritve s teleskopov v Utah, je sprva pomislil, da gre za napako. Kazale so, da je detektorje zadel delec z izjemno visoko energijo, kar se zgodi zelo redko. Precej verjetnejša razlaga bi bil kakšen hrošč ali napaka v programih. A podrobnejši pregled je pokazal, da so meritve povsem v skladu s trkom delca z res visoko energijo. Delec so kasneje poimenovali Amaterasu.

Uganka pa ostaja provenienca delca. Po navadi lahko z analizo njegove trajektorije oziroma razpadnih produktov precej dobro ugotovijo smer, od koder je priletel. Visokoenergetski delci se v vesolju tudi manj uklanjajo v magnetnih poljih in potujejo bolj naravnost. Tako lahko znanstveniki sorazmerno zanesljivo ocenijo, ali delci prihajajo iz okolice črnih lukenj, eksplozij zvezd in podobno. To pot se zdi, kot da je delec priletel iz precej praznega dela vesolja. Ni jasno, ali bo treba malce popraviti modele, ki opisujejo njegovo trajektorijo, ali pa je nastal ob kakšnem fizikalnem pojavu, ki ga niso pričakovali.

Delci z visokimi energijami imajo tudi visoke hitrosti, a fiziki raje govorijo o energijah, ker je ta količina uporabnejša. Z naraščanjem energije se povečuje hitrost delcev, pri čemer pa svetlobna hitrost ostaja absolutna omejitev. Ko energija delca raste prek vseh meja, se njegova hitrost asimptotično približuje svetlobni hitrosti - razlike so v decimalkah. Proton z energijo 240 EeV je imel v bolj vsakdanjih enotah 38,4 J energije. To pa je energija, ki gram vode segreje za 9 °C.