Az Oh-My-God részecske érkezése
1991-ben az Utah állambeli Fly’s Eye-detektor egy olyan kozmikus sugarat észlelt, amely minden addigi rekordot megdöntött: az energiája 3,2 × 10^20 elektronvolt (320 EeV, azaz 320 milliárd GeV) volt, ami 51 joule-nak felel meg. Ez nagyjából megegyezik egy lassan dobott baseball-labda energiájával – egyetlen, parányi szubatomi részecskében koncentrálva. Az ilyen elképesztő energia miatt kapta a találó nevet: Oh-My-God részecske.
Ez a mennyiségű mozgási energia elképzelhetetlenül kicsiny testben koncentrálódott. A proton méretének aránya egy narancshoz viszonyítva nagyjából olyan, mintha egy narancsot hasonlítanánk a Neptunusz Nap körüli pályájának átmérőjéhez.
Felfoghatatlan sebesség és távolság
Az OMG-részecske egy proton lehetett, amely a fénysebesség 99,9999999999999999999995 százalékával száguldott. Ha egy foton és ez a részecske egyszerre indult volna el az ősi világegyetemben, a proton ma csak mintegy 600 méterrel maradna le a fénysugártól. Honnan kaphatott ekkora lendületet?
A magyarázat sokkoló: úgy tűnik, az univerzum pusztító erejű eseményei – például csillagrobbanások vagy fekete lyukakból kilövellő anyagsugarak – képesek ilyen gyorsulást előidézni. Ezekben a kataklizmákban a töltött részecskék szinte pingponglabdaként pattognak a mágneses terek között, minden ütközés során plusz energiához jutva. Ezt a folyamatot Fermi-gyorsításnak nevezik.
Az elméleti határok feszegetése
Mégis, a galaxisunkban jelenleg nem ismerünk olyan forrást, ami ekkora energiájú részecskéket bocsátana ki. Valószínűsíthető, hogy az OMG-részecske távoli, galaxisokon kívüli eredetű. Hasonlóképp, a 2021-ben Amaterasu-részecskének elnevezett, 244 kvintilliárd elektronvolt energiájú esemény egy olyan galaxisból érkezett, ahol egy szupermasszív fekete lyukból kiáradó anyagsugarak figyelhetők meg.
Holott a fizika jelenlegi állása szerint a világegyetemet kitöltő kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás megálljt kellene szabnia a szinte fénysebességgel haladó protonoknak. Ilyen tempónál ezek a részecskék energiaátadással lelassulnak vagy átalakulnak más részecskékké, és papíron lehetetlen, hogy ilyen távolságból elérjenek minket. Mégis, időről időre újabb és újabb, extrém energiájú kozmikus sugarakat detektálunk.
Több a kérdés, mint a válasz
Mindez arra utal, hogy a kozmosz ismeri azokat a módszereket, amelyekkel ilyen részecskéket elő tud állítani, és el is tudja juttatni azokat hozzánk, legyenek azok protonok vagy nehezebb atommagok, például a vaséi. Az OMG-részecske ugyan a valaha érzékelt legnagyobb energiájú volt, de egy sor más, szinte hihetetlen energiájú kozmikus sugár is elérte már a Földet, igaz, ritkán.
A kozmikus sugarak rejtélye nemcsak önmagában lenyűgöző, de betekintést nyújt az univerzum működésében rejlő extrém erőkbe. Ezek az energiák a világegyetem hajnalán hétköznapiak voltak, így a detektálásuk olyan, mintha ablakot nyitnánk az ősrobbanás utáni másodperctöredékekre.
