La partícula Oh-My-God fue un rayo cósmico de energía ultra alta detectado el 15 de octubre de 1991 por la cámara Fly's Eye en Dugway Proving Ground , Utah , Estados Unidos . [1] [2] [3] A partir de 2024 [actualizar], será el rayo cósmico de mayor energía jamás observado. [4] Su energía se estimó como(3,2 ± 0,9) × 10 20 eV (320 exa-eV). La energía de la partícula fue inesperada y puso en duda las teorías predominantes sobre el origen y la propagación de los rayos cósmicos.
No se sabe qué tipo de partícula era, pero la mayoría de los rayos cósmicos son protones. Si es la masa en reposo de la partícula y es su energía cinética (energía superior a la energía de la masa en reposo ), entonces su velocidad fue multiplicada por la velocidad de la luz . Suponiendo que fuera un protón, para el cual es 938 MeV, esto significa que viajaba a0.999 999 999 999 999 999 999 9951 veces la velocidad de la luz, su factor de Lorentz fue3.2 × 10 11 y su rapidez fue27.1 . Debido a la relatividad especial , la dilatación del tiempo relativista que experimentaría un protón viajando a esta velocidad sería extrema. Si el protón se originara a una distancia de 1.500 millones de años luz, tardaría aproximadamente 1,71 días en el sistema de referencia del protón en recorrer esa distancia.
La energía de la partícula era unos 40 millones de veces mayor que la de los protones de mayor energía que se hayan producido en cualquier acelerador de partículas terrestres . Sin embargo, sólo una pequeña fracción de esta energía estaba disponible para su interacción con un núcleo en la atmósfera terrestre, quedando la mayor parte de la energía en forma de energía cinética del centro de masa de los productos de la interacción. Si es la masa del núcleo "objetivo", la energía disponible para tal colisión es [5]
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Para la partícula de Dios mío que golpea un núcleo de nitrógeno , esto da 2900 TeV, que es aproximadamente 200 veces mayor que la energía de colisión más alta del Gran Colisionador de Hadrones , en el que chocan dos partículas de alta energía que van en direcciones opuestas. [6] [7] En el marco de referencia del centro de masa (que se movía casi a la velocidad de la luz en nuestro marco de referencia), los productos de la colisión habrían tenido alrededor de 2900 TeV de energía, suficiente para transformar el núcleo en muchas partículas, que se separan casi a la velocidad de la luz incluso en este marco de referencia del centro de masa. Al igual que con otros rayos cósmicos, esto generó una cascada de partículas relativistas a medida que las partículas interactuaban con otros núcleos.
La energía de la partícula Oh-My-God se estimó como(3,2 ± 0,9) × 10 20 eV , o51 ± 14J . Aunque esta cantidad es extraordinariamente grande para una sola partícula elemental (superando con creces la energía más alta que la tecnología humana puede generar en una partícula), todavía está muy por debajo del nivel de la escala de Planck , donde se espera una física exótica. Aunque era una partícula subatómica , su energía era comparable a la energía potencial gravitacional de un objeto de 1 kilogramo que podría caer 5 metros desde un edificio de dos pisos.
La partícula Oh-My-God tenía 1020 (100 quintillones ) de veces la energía fotónica de la luz visible, equivalente a una pelota de béisbol de 140 gramos (5 onzas)que viaja a unos 28 m/s (100 km/h; 63 mph). Su energía era 20 millones de veces mayor que la energía fotónica más alta medida en radiación electromagnética emitida por un objeto extragaláctico, el blazar Markarian 501 . [8] [ necesita actualización ]
Si bien la energía de la partícula era mayor que cualquier cosa alcanzada en aceleradores terrestres, todavía era aproximadamente 40 millones de veces menor que la energía de Planck (1,220 8901 × 10 28 eV ). Se necesitarían partículas de esa energía para exponer efectos en la escala de Planck . Un protón con tanta energía viajaría1,665 × 10 15 veces más cerca de la velocidad de la luz que la partícula Oh-My-God. Visto desde la Tierra y observado en el marco de referencia de la Tierra, tomaría aproximadamente3.579 × 10 20 años (2,59 × 10 10 veces la edad actual del universo ) para que un fotón supere a un protón de energía de Planck con una ventaja de 1 cm. [ cita necesaria ]
Desde la primera observación, cientos de eventos similares (energía5,7 × 10 19 eV o más), lo que confirma el fenómeno. [9] [10] Estas partículas de rayos cósmicos de energía ultraalta son muy raras; la energía de la mayoría de las partículas de rayos cósmicos está entre 107 eV y 1010 eV.
Estudios más recientes que utilizan el Telescope Array Project han sugerido una fuente de partículas dentro de un "punto cálido" de radio de 20 grados en dirección a la constelación de la Osa Mayor . [3] [10] [11]
La partícula Amaterasu , que lleva el nombre de la diosa del sol en la mitología japonesa, fue detectada en 2021 y posteriormente identificada en 2023, utilizando el observatorio Telescope Array en Utah, Estados Unidos. Tenía una energía superior a 240 exaelectrones voltios (2,4 × 10 20 eV). [12] Esta partícula parece haber surgido del Vacío Local , un área vacía del espacio que bordea la Vía Láctea . [13] Contenía una cantidad de energía comparable a dejar caer un ladrillo desde la altura de la cintura. No se ha identificado ningún objeto astronómico prometedor que coincida con la dirección de donde llegó el rayo cósmico. [14]
![{\textstyle {\sqrt {1-[m_{\mathrm {p} }c^{2}/(E_{\mathrm {K} }+m_{\mathrm {p} }c^{2})]^ {2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/42d6c0c25cd2e84629ef84d7ee73807d584eaff1)
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of January 2024 (link)
