超高能宇宙射线
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大多数宇宙射线虽然有能量，却还算温和。极少数则完全是另一回事。一个超高能宇宙射线，是单单一个亚原子粒子——通常是一个质子或原子核——它携带的动能，差不多相当于一记快速投出的棒球或一记大力发出的网球，全都集中在一个远比原子还小的微粒里。这些是人类探测到的、能量最高的单个粒子，而它们从何而来，是天体物理最大的未解之谜之一。
这个门槛令人咋舌：能量在约 10^18 电子伏特以上，而 1991 年看到的、绰号“天哪粒子”的纪录保持者，达到了约 3 x 10^20 电子伏特——比大型强子对撞机所能制造的任何东西高出数千万倍。它们也极其稀有：在一座城市那么大的面积上，你也许一个世纪才捕到一个，所以我们是间接探测它们的。当一个这样的粒子撞进高层大气时，它会碎裂成数十亿个次级粒子的级联，一场倾泻在许多平方公里上的“空气簇射”，由巨大的地面阵列来采样。甚至还有一道理论上的天花板，即 GZK 极限：能量超过某个值的质子，若走得足够远，就应当与宇宙微波背景的光子相撞而损失能量，所以最极端的粒子不可能来自很远的地方。
它们为何重要：我们所知的任何东西都难以把一个粒子加速到这么猛。候选源包括超大质量黑洞周围的激波、伽马射线暴和星暴星系，但没有任何单一起源得到确认。由于它们能量极高，它们的路径在磁场中只被轻微弯折，于是宇宙射线头一次也许真能指回它们的源头——使它们成为一种真正的信使，而不只是一股流量。一旦弄清它们的起源，就能告诉我们大自然在哪里建造它最强大的加速器。
1991 年的一个夜晚，犹他州的一台探测器记录到单单一个质子携带着约 3 x 10^20 电子伏特——大致相当于一颗以每小时 90 公里抛出的棒球的能量，却装在一个粒子里。惊愕的物理学家给它起了个绰号叫“天哪粒子”。几十年过去，没有人能有把握地指出它、或它那些罕见的同类，究竟来自何方。
单个粒子却有抛出棒球般的冲击力——是已知能量最高的，来源不明。
“棒球能量”是真实的，但那是单单一个亚原子粒子的能量，而不是一个宏观物体的，而且它很稀有。GZK 极限意味着能量最高的那些必定相对就在近处（几亿光年以内），这既限制了它们的源头，也加深了这个谜。