宇宙射線（cosmic rays）

宇宙射線是從太空中晝夜不停、從四面八方雨點般落向地球的高速粒子。儘管這個老式的名字裡帶著「線」字，它們大多根本不是光線，而是實實在在的物質碎塊——主要是裸露的質子，外加少量更重的原子核——從銀河系深處甚至更遠的地方被拋向我們。其中少數粒子運動得如此接近光速，以至於單單一個就攜帶著相當於一記重扣網球的能量，全部擠進一個次原子粒子裡。

當這樣一個粒子撞上大氣層頂端時，它會撞碎一個空氣分子，碎片又去撞碎更多分子，產生一連串不斷擴展的次級粒子，稱為空氣簇射。等到抵達地面時，一個原初宇宙射線可能已經變成數十億個更輕的粒子，灑落在一座城鎮那麼大的區域上。架在山頂、裝在衛星上、鋪滿沙漠的探測器捕捉這些粒子，再反推出原初來客的能量與方向。宇宙射線的能量以電子伏特來計量，跨度大得驚人，從幾百萬電子伏特一直到一億萬億。

宇宙射線是人類第一次遇見高能粒子物理學的途徑，比任何人建成加速器都早了幾十年。正電子——人類見到的第一個反粒子——還有緲子以及其他好幾種粒子，全都是在 20 世紀三四十年代的宇宙射線簇射中被發現的。它們至今仍然舉足輕重：它們是一束免費的、天然的粒子束，比我們能造出的任何東西都更高能；它們是來自爆炸恆星、黑洞等劇烈天體的信使；而它們究竟從何而來至今仍是個謎，因為它們帶電，銀河系的磁場會彎折它們的路徑，把通向源頭的蹤跡攪得一團亂。