飞1光年，只比光慢0.15飞秒！已知最快的质子，至今仍是未解之谜

　　核心提示： 爱因斯坦告诉我们，光速是宇宙中的一种速度极限，任何具有静质量的物质，其运动速度只能接近光速而不能到达光速，哪怕是小小的质子，也会因为具有静质量而不能达到光速。实际情况也确实是如此，就算是大名鼎鼎的大...

爱因斯坦告诉我们，光速是宇宙中的一种速度极限，任何具有静质量的物质，其运动速度只能接近光速而不能到达光速，哪怕是小小的质子，也会因为具有静质量而不能达到光速。实际情况也确实是如此，就算是大名鼎鼎的大型强子对撞机（LHC），也只能将质子加速到0.999999991倍光速，而这也是我们人类目前能够让质子达到的最快速度。

那宇宙中是否存在比0.999999991倍光速更快的质子呢？答案是肯定的，实际上，在过去的日子里，科学家已经发现不少速度更加接近光速的超高能量质子，而其中速度最快的，则被称为“Oh-My-God粒子”（Oh-My-God particle），它之所以有这样一个名字，其实是因为它的速度实在是太快了，为方便描述，我们不妨将其简称为“OMG粒子”。

“OMG粒子”是犹他州大学的高分辨宇宙粒子探测器于1991年10月15日发现的，根据研究人员的测算，当它闯入地球大气层的时候，其速度达到了惊人的

0.9999999999999999999999951倍光速，这是什么概念呢？

这样说吧，如果“OMG粒子”和一束光在真空中“赛跑”，那么它飞1光年的距离，大概只比光慢0.15飞秒（0.00000000000000015秒）！如此高的速度使它的能量达到了3.2乘以10的20次方eV（注：eV即电子伏特），这大概相当于一个棒球以每小时100公里的速度飞行时所具备的动能。

“OMG粒子”为什么会如此之快？这至今仍是未解之谜。从理论上来讲，宇宙中的一些高能事件，是可以制造出像“OMG粒子”这样的超高能量粒子的，然而科学家却早已发现，在宇宙中存在着一种“GZK极限”，它会限制超高能量粒子在宇宙空间中的传播速度。

要了解“GZK极限”是什么，我们需要从宇宙的“微波背景辐射”讲起，简而言之，“微波背景辐射”可以认为是宇宙中最早的光，但因为光速的限制，它们现在仍然在宇宙空间中传播，只不过由于宇宙的膨胀，现在的它们已经变成了微波。

从整体上来讲，“微波背景辐射”是各向同性的，它们均匀地充斥在宇宙空间之中，平均每立方米大概就有4.11亿个“微波背景辐射”的光子，如此巨大的数量就意味着，一个质子（或者其他的微观粒子）在宇宙空间中穿行时，就会不可避免遇到这些光子。

对于一个质子来讲，如果它的速度并不是很快，其能量也就不太高，那么它就可以与“微波背景辐射”的光子彼此“相安无事”。

但假如它的速度非常快，以至于其能量超过了一个临界值，那么它就会与“微波背景辐射”的光子发生相互作用，并不断地生成Π介子，速度越快，生成Π介子的速度也越快，这就会导致其能量急剧损失，速度也会迅速降低，而这样的情况将一直持续到它的能量低于这个临界值才会中止。

这个临界值就被称为“GZK极限”，其具体数值为5乘以10的19次方eV，与之相比，“OMG粒子”作为已知最快的质子，其能量却高达3.2乘以10的20次方eV，所以它当然会受到“GZK极限”的限制，在穿越宇宙空间的过程中，其能量也会急剧损失，如此一来，它传播不了多远，其速度也就降下来了。

当然了，这种速度的降低是有一个过程的，假设“OMG粒子”的发射源距离地球比较近，它也能以高于“GZK极限”允许的速度抵达地球，进而被我们观测到。

但问题是，在宇宙中能够发射出像“OMG粒子”这样的超高能量质子的发射源，只能是像超新星爆发、中子星碰撞、黑洞喷流这样的高能事件，而它们是会在宇宙中制造很大的动静的，即使隔着几亿、几十亿光年，我们都可以轻易地发现它们。

声明：本文内容仅代表作者个人观点，与本站立场无关。如有内容侵犯您的合法权益，请及时与我们联系，我们将第一时间安排处理