宇宙射線係咩

GZK極限



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GZK極限 ，是以提出者 G reisen、 Z atsepin、 K uzmin三人姓氏之首字母為名的理論上限，描述源自遠處的 宇宙射線 應有的理論上限值。



這項極限是在 1966年 由Kenneth Greisen、Vadim Kuzmin與Georgiy Zatsepin三人所計算，其基礎為 宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background radiation, CMB radiation)與宇宙射線的預期交互作用。預測中指出宇宙射線所帶的能量如果 超過閾值5×10 19 電子伏特 (eV) 則會與宇宙微波背景的 光子 發生交互作用，產生 Π介子 (pion)。這樣的作用會持續發生，一直到 射線粒子 的能量低於Π介子產生閾值。因為此交互作用相關的 平均自由徑 (mean free path)其值甚低，舉例來說，起源處距離地球遠大於50 百萬秒差距 (Mpc) 的星系外宇宙射線(extragalactic cosmic rays)若其能量大於此閾值者，則不可能在地球上觀測到；而此距離內又不存在目前已知可以產生此般能量的宇宙射線源。



物理學中未解決的問題 : 為何有些 宇宙射線 所帶的 能量 從理論的角度來看實在太過於高呢？假使沒有近地球的射線粒子源，而這些射線粒子是來自遠方，則應該為 宇宙微波背景輻射 所散射吧？



已有一些由 AGASA 實驗所作的觀測顯示遠源的宇宙射線帶有高於此極限的能量（稱作 超高能量宇宙射線 ）。這樣的觀測事實被稱作 GZK悖論(GZK paradox) 或 宇宙射線悖論(cosmic ray paradox) 。



這些觀測似乎與目前所知的 狹義相對論 (特殊相對論)及 粒子物理 的預測相違背。不過，也有一些對於此類觀測所作的可能解釋，似乎可以解決這種不一致。首先，這些觀測可能出自於儀器上的誤差，或者是對於實驗結果不正確的解讀。再者，宇宙射線也可能有局域的粒子源（雖然尚不明白這些粒子源會是什麼。）



另外的嚐試是採用極高能量低交互作用性粒子(ultra-high energy weakly interacting particles)來解釋(例如： 微中子 )，其可以在很遠處被創生出來，之後才在局域發生反應，生成所觀測到的粒子。



目前已有一些奇異理論被提出，以來解釋這些觀測，其中最著名的是 雙重特殊相對論 (theory of doubly-special relativity)。



時至 2003年 ，一些宇宙射線實驗如 伽瑪射線大區域太空望眼鏡 (Gamma-ray Large Area Space Telescope, GLAST)與 皮埃爾·奧傑觀測站 (Pierre Auger Observatory)計畫要證實或否定稍早觀測結果的可信度。



[ 編輯 ] 相關條目



· 超高能量宇宙射線，又被戲稱為「我的天啊粒子」(Oh-My-God particle)



· Zevatron



[ 編輯 ] 外部連結



· Rutgers University experimental high energy physics HIRES research page



· Cosmic-ray.org



· "Could the end be in sight for ultrahigh-energy cosmic rays?" , Subir Sarkar, PhysicsWeb , 2002



· History of Cosmic Ray Research



取自" http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=GZK%E6%A5%B5%E9%99%90&variant=zh-tw "

太多字講唔晒, 自己睇啦 !
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香港中文大學物理系
http://www.phy.cuhk.edu.hk/~astroworld/cosmic/proposal.html
http://www.phy.cuhk.edu.hk/astroworld/cosmic/sciDB.html

GZK極限



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GZK極限 ，是以提出者 G reisen、 Z atsepin、 K uzmin三人姓氏之首字母為名的理論上限，描述源自遠處的 宇宙射線 應有的理論上限值。



這項極限是在 1966年 由Kenneth Greisen、Vadim Kuzmin與Georgiy Zatsepin三人所計算，其基礎為 宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background radiation, CMB radiation)與宇宙射線的預期交互作用。預測中指出宇宙射線所帶的能量如果 超過閾值5×10 19 電子伏特 (eV) 則會與宇宙微波背景的 光子 發生交互作用，產生 Π介子 (pion)。這樣的作用會持續發生，一直到 射線粒子 的能量低於Π介子產生閾值。因為此交互作用相關的 平均自由徑 (mean free path)其值甚低，舉例來說，起源處距離地球遠大於50 百萬秒差距 (Mpc) 的星系外宇宙射線(extragalactic cosmic rays)若其能量大於此閾值者，則不可能在地球上觀測到；而此距離內又不存在目前已知可以產生此般能量的宇宙射線源。



物理學中未解決的問題 : 為何有些 宇宙射線 所帶的 能量 從理論的角度來看實在太過於高呢？假使沒有近地球的射線粒子源，而這些射線粒子是來自遠方，則應該為 宇宙微波背景輻射 所散射吧？



已有一些由 AGASA 實驗所作的觀測顯示遠源的宇宙射線帶有高於此極限的能量（稱作 超高能量宇宙射線 ）。這樣的觀測事實被稱作 GZK悖論(GZK paradox) 或 宇宙射線悖論(cosmic ray paradox) 。



這些觀測似乎與目前所知的 狹義相對論 (特殊相對論)及 粒子物理 的預測相違背。不過，也有一些對於此類觀測所作的可能解釋，似乎可以解決這種不一致。首先，這些觀測可能出自於儀器上的誤差，或者是對於實驗結果不正確的解讀。再者，宇宙射線也可能有局域的粒子源（雖然尚不明白這些粒子源會是什麼。）



另外的嚐試是採用極高能量低交互作用性粒子(ultra-high energy weakly interacting particles)來解釋(例如： 微中子 )，其可以在很遠處被創生出來，之後才在局域發生反應，生成所觀測到的粒子。



目前已有一些奇異理論被提出，以來解釋這些觀測，其中最著名的是 雙重特殊相對論 (theory of doubly-special relativity)。



時至 2003年 ，一些宇宙射線實驗如 伽瑪射線大區域太空望眼鏡 (Gamma-ray Large Area Space Telescope, GLAST)與 皮埃爾·奧傑觀測站 (Pierre Auger Observatory)計畫要證實或否定稍早觀測結果的可信度。