Космические лучи сверхвысоких энергий

О каком энергетическом диапазоне идет речь, когда говорят о космических лучах сверхвысоких энергий? Какова история их изучения? Как исследователи объясняют происхождение высокоэнергичных заряженных частиц? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Сергей Троицкий.

Космическими лучами называют не лучи, а высокоэнергичные заряженные частицы, которые прилетают из космоса и либо долетают до Земли, либо взаимодействуют в атмосфере, которая нас от них защищает. Их много, и они мешают работе космических кораблей. Если говорить об энергиях этих частиц, они покрывают диапазон в 10 порядков. То, что называется космическими лучами, — это 10 порядков по энергии, может быть, даже больше, это вопрос договоренности.

Заряженные частицы — это прежде всего протоны, ядра более тяжелых элементов. На самом деле, когда речь идет о такой энергии, мы не можем точно определить, что за частица к нам прилетела. Она летит с такой энергией, что по результатам ее взаимодействия не представляется возможным определить ее тип. Поэтому мы имеем в виду все что угодно. Любая частица, которая прилетает и имеет такую колоссальную энергию, относится к космическим лучам сверхвысоких энергий. Это могут быть протоны, ядра, фотоны, нейтрино.

Основная загадка состоит в том, откуда берутся космические лучи сверхвысоких энергий. Если мы возьмем большой земной ускоритель, специально для этой цели построенный, то он близко не подберется к этим энергиям, даже Большой адронный коллайдер. Какие же экзотические объекты во Вселенной представляют собой ультрабольшие адронные ускорители? На сегодняшний день однозначного ответа на этот вопрос нет. Это вопрос одновременно и к физике космических лучей, и к астрофизике. Можно пытаться смотреть, откуда прилетают изучаемые частицы, но это колоссальная загадка. Прилетают они с совершенно произвольных направлений и не указывают на свои какие-то интересные источники.