GZK极限

✍ dations ◷ 2025-12-04 19:40:18 #物理学中未解决的问题,物理学悖论,宇宙线

GZK极限,是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母为名的理论上限,描述源自远处的宇宙射线应有的理论上限值。

这项极限是在1966年由Kenneth Greisen、Vadim Kuzmin与Georgiy Zatsepin三人所计算,其基础为宇宙微波背景辐射与宇宙射线的预期相互作用。预测中指出宇宙射线所带的能量如果超过阈值5×1019 电子伏特则会与宇宙微波背景的光子发生相互作用,产生Π介子。这样的作用会持续发生,一直到射线粒子的能量低于Π介子产生阈值。因为此相互作用相关的平均自由程其值甚低,举例来说,起源处距离地球远大于50 百万秒差距的河外宇宙射线(英语:Extragalactic cosmic ray)若其能量大于此阈值者,则不可能在地球上观测到;而此距离内又不存在目前已知可以产生此般能量的宇宙射线源。

已有一些由明野广域空气簇射阵列(英语:Akeno Giant Air Shower Array)实验所作的观测显示远源的宇宙射线带有高于此极限的能量(称作超高能量宇宙射线(英语:Ultra-high-energy cosmic ray))。这样的观测事实被称作GZK佯谬(GZK paradox)或宇宙射线佯谬(cosmic ray paradox)。

这些观测似乎与目前所知的狭义相对论及粒子物理的预测相违背。不过,也有一些对于此类观测所作的可能解释,似乎可以解决这种不一致。首先,这些观测可能出自于仪器上的误差,或者是对于实验结果不正确的解读。再者,宇宙射线也可能有局域的粒子源(虽然尚不明白这些粒子源会是什么)。

另外的尝试是采用极高能量低相互作用性粒子(ultra-high energy weakly interacting particles)来解释(例如:中微子),其可以在很远处被创生出来,之后才在局域发生反应,生成所观测到的粒子。

目前已有一些奇异理论被提出,以来解释这些观测,其中最著名的是双重狭义相对论。

时至2003年,一些宇宙射线实验如费米伽马射线空间望远镜与皮埃尔·俄歇观测站(英语:Pierre Auger Observatory)计划要证实或否定稍早观测结果的可信度。

相关

  • 主要药物分类解剖学治疗学及化学分类系统(英语:Anatomical Therapeutic Chemical Classification System, ATC),是世界卫生组织对药品的官方分类系统。ATC系统由世界卫生组织药物统计方法整
  • 尿刊酸水合酶结构 / ECOD尿刊酸水合酶(英语:Urocanase或 urocanate hydratase以及imidazolonepropionate hydrolase )是催化组氨酸降解代谢中第二步反应的酶,将尿刊酸水合为咪唑-4-酮-5-丙酸
  • 6s2 4f14 5d12, 8, 18, 32, 9, 2蒸气压3, 2, 1 (弱第一:523.5 kJ·mol−1 第二:1340 kJ·mol−1 第三:2022.3 kJ·mol主条目:镥的同位素镥(Lutetium,台湾称镏,旧译作鏴)是一种化
  • 威廉·默多克威廉·麦克马斯特·默多克(英语:William McMaster Murdoch,1873年2月28日 – 1912年4月15日)是苏格兰海员,也是英国皇家邮轮泰坦尼克号一副和皇家海军后备队上尉。威廉·默多克出
  • 平庸原理平庸原理(英语:mediocrity principle,又称平庸的原则)是一种科学哲学观念,指出人类或者地球在宇宙中不存在任何特殊地位或重要性。这是一种哥白尼的理论。不管是由启发法得出的地
  • 奥陶系奥陶纪(英语:Ordovician,发音: /ɔːrdəˈvɪʃən/,符号O)是地质时代中显生宙古生代的第二个纪,约开始于4.85亿年前,结束于4.43亿年前。“奥陶”(Ordovices)之名来自英国威尔士一古
  • 氯化氨基汞氯化氨基汞是一种无机化合物,化学式为HgNH2Cl。它由折线型的链状聚合物(HgNH2)n和起着平衡电荷作用的氯离子构成。它可以由氨与氯化汞反应制得。此外氨还能将它转化成米隆碱(M
  • 深圳信息职业技术学院深圳信息职业技术学院(简称:深信息,英语:Shenzhen Institute & Information Technology,缩写:SZIIT)是于2002年4月创办的一所全日制高等院校。校园位于中国广东省深圳市龙岗区大运
  • 新潮《新潮》,英文名The Renaissance,中华民国大陆时期杂志,创刊于1919年1月1日,由北京大学学生组织新潮社出版发行。到1921年停刊,共出版12期。《新潮》与北京大学教授陈独秀编辑的
  • 约翰·内格罗蓬特约翰·德米特里·内格罗蓬特(英语:John Dimitri Negroponte,1939年7月21日-)生于英国伦敦,美国政治家、职业外交家,曾任美国驻伊拉克等多国大使、美国常驻联合国代表、首任美国国家