OBCIĘCIE GZK
Cząstki o skrajnie wysokich energiach nie mogą poruszać się bez przeszkód w przestrzeni kosmicznej. Inaczej mówiąc, Wszechświat nie jest "przeźroczysty" dla tych cząstek . Już w 1966 roku fizycy: K.Greisen, G.T.Zatsepin i V.A.Kuzmin zauważyli, że cząstki te, przebywając ogromne międzygalaktyczne odległości, muszą oddziaływać z fotonami tła mikrofalowego, które szczelnie wypełniają dziś Wszechświat, a będącymi reliktem Wielkiego Wybuchu.
W roku 1989 NASA wysłała na orbitę satelitę COBE (Cosmic Background Explorer), aby dokonać pomiarów promieniowania tła. Ogromnym sukcesem Cobe było pokazanie, że słabe promieniowanie docierające do nas z kosmosu jest dokładnie takie, jak promieniowanie wysyłane przez chłodne czarne ciało.
Satelita Cobe zmierzył również rozkład fluktuacji tła mikrofalowego:
Mapa temperatur nieba. Widać diagonalną asymetrię spowodowaną ruchem Ziemi - efekt Dopplera
Fluktuacje temperatury po odjęciu wpływu efektu Dopplera (ruch Ziemi w Galaktyce). Widoczny jest silny sygnał z pobliskich źródeł w Galaktyce ( czerwony, poziomy pas).
Rozkład fluktuacji po odjęciu wpływu Galaktyki
Tak więc proton o energii 5*1019 eV, zderzając się z fotonem tła mikrofalowego, ma dostatecznie dużo energii w układzie środka masy, aby wyprodukować mezon p. Możliwa jest więc reakcja fotoprodukcji: pγ -> Δo -> pπo. Proces ten degraduje energię protonu. Średnia droga swobodna na fotoprodukcję p0 przez proton jest bardzo duża przy energiach poniżej progu na ten proces, ale szybko spada powyżej progu i wynosi nieco ponad 10 Mpc przy energii ~5*1020 eV. Tak więc nieuniknione, kolejne zderzenia wysokoenergetycznych protonów z fotonami tła mikrofalowego muszą na dużych dystansach degradować energię protonu. Sytuację ilustruje rysunek przedstawiający zależność energii lecącego protonu od odległości, którą przebywa. Zależność przedstawiona jest dla różnych energii początkowych protonu.
Protony o energiach większych od 1020 eV nie mogą przebyć odległości większej niż 50 - 100 Mpc bez wyraźnej straty energii. Innymi słowy widać, że niezależnie od tego jak wysoka była energia początkowa protonu, przebywając w przestrzeni międzygalaktycznej odległość około 100 Mpc obniża on swoją energię do rzędu ~5*1020 eV.
|
 |
 |
