{{위키데이터 속성 추적}}
[[천체입자물리학]]에서 '''초고에너지 우주선'''(ultra-high-energy cosmic ray, '''UHECR''')은 [[운동 에너지]]가 1 × 10<sup>18</sup> [[전자볼트|eV]] 이상으로 [[불변 질량]]이 평소의 일반적인 우주선보다 매우 높은 자유에너지를 가진 [[우주선 (물리학)|우주선]]을 뜻한다.

'''극초고에너지 우주선'''(extreme-energy cosmic ray, '''EECR''')은 운동 에너지가 [[그레이젠-자체핀-쿠츠민 한계]](GKZ 한계)를 넘어선 5 × 10<sup>19</sup>(8 [[줄 (단위)|J]]) [[전자볼트|eV]] 이상의 에너지를 가진 UHECR를 말한다. 이 한계는 대략 1억 6천만 광년 정도를 여행한, 먼 거리에서 온 우주선 입자가 가진 최대 에너지 한계로 고에너지 우주선 입자가 [[우주 마이크로파 배경]] 광자의 산란으로 오는 동안 최소한의 에너지를 잃고 남은 에너지이다. EECR은 [[우주의 역사#초기 우주|초기 우주]]에서 온 입자라고 말할 수는 없으나 우주론적으로 굉장히 "젊은" 편에 속한 것이라 할 수 있으며, 알려지지 않은 물리학적 과정을 통해 [[처녀자리 초은하단]]에서 방출하여 여행한 것으로 추정된다.

이 입자를 관측하기란 매우 힘들다. 2004년부터 2007년 사이 [[피에르 아우거 관측소]](PAO)에서 5.7 × 10<sup>19</sup> eV를 넘는 에너지를 가진 입자를 발견한 횟수가 총 24건이며,천문대가 관측중인 3000&nbsp;km<sup>2</sup>의 영역에서 매 4주마다 한번씩 일어나는 꼴이다.<ref>{{저널 인용 |last1=Watson |first1=L. J. |last2=Mortlock |first2=D. J. |last3=Jaffe |first3=A. H. |date=2011년 |title=A Bayesian analysis of the 27 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory |journal=[[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]] |volume=418 |issue=1 |pages=206–213 |arxiv=1010.0911 |bibcode=2011MNRAS.418..206W |doi=10.1111/j.1365-2966.2011.19476.x}}</ref>

이러한 초고에너지 우주선의 관측은 UHECR이 대부분의 우주선과 같은 광자가 아닌 철 입자핵일 가능성을 보여주기도 한다.<ref name="Cosmic-ray theory unravels">{{저널 인용 |date=2010년 2월 22일 |title=Cosmic-ray theory unravels |url=http://www.nature.com/news/2010/100222/full/4631011a.html |journal=[[네이처|Nature]] |doi=10.1038/4631011a |volume=463 |pages=1011 |pmid=20182484 |last1 = Hand |first1 = E}}</ref>

EECR이 방출된 곳이라고 추측하는 기원의 이름은 [[로런스 버클리 국립연구소]]의 [[베바트론]](Bevatron)과 [[페르미 국립 가속기 연구소]]의 [[테바트론]](Tevatron)의 이름을 따 '''제바트론'''(Zevatrons)으로 이름붙여졌으며, 이름 그대로 입자를 1 ZeV (10<sup>21</sup> eV)로 가속시킬 수 있을 것이라 추측한다. 2004년엔 [[제트 (천문학)|상대론적 제트]] 내부의 충격파로 인한 입자 가속으로 이 제트가 "제바트론" 역할을 할 것이라는 가설이 세워졌다. 특히 이 모델에서는 우리은하 근처의 [[처녀자리 A 은하|M87]] 은하 내 상대론적 제트가 철 원자핵을 ZeV 단위로 가속시킬 수 있을 것이라고 주장했다.<ref>{{저널 인용 |last1=Honda |first1=M. |last2=Honda |first2=Y. S. |date=2004년 |title=Filamentary Jets as a Cosmic-Ray "Zevatron" |journal=[[The Astrophysical Journal Letters]] |volume=617 |pages=L37–L40 |arxiv=astro-ph/0411101 |bibcode=2004ApJ...617L..37H |doi=10.1086/427067}}</ref> 2007년에는 PAO에서 EECR이 가까운 은하의 중심인 [[활동은하핵]]에 있는 [[초대질량 블랙홀]]에서 방출되었을 가능성에 대해 논의했다.<ref name="PAO2007">{{저널 인용 |author=The Pierre Auger Collaboration |author-link=Pierre Auger Observatory |date=2007년 |title=Correlation of the Highest-Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects |journal=[[사이언스|Science]] |volume=318 |issue=5852 |pages=938–943 |arxiv=0711.2256 |bibcode=2007Sci...318..938P |doi=10.1126/science.1151124 |last2=Abreu |last3=Aglietta |last4=Aguirre |last5=Allard |last6=Allekotte |last7=Allen |last8=Allison |last9=Alvarez |last10=Alvarez-Muniz |last11=Ambrosio |last12=Anchordoqui |last13=Andringa |last14=Anzalone |last15=Aramo |last16=Argiro |last17=Arisaka |last18=Armengaud |last19=Arneodo |last20=Arqueros |last21=Asch |last22=Asorey |last23=Assis |last24=Atulugama |last25=Aublin |last26=Ave |last27=Avila |last28=Backer |last29=Badagnani |last30=Barbosa |display-authors=29 |pmid=17991855}}</ref> 또한, 극도로 높은 에너지를 활동은하핵 자기권 내의 [[원심성 가속구조]]를 통해서도 설명할 수 있다.<ref>{{웹 인용 |url=http://arxiv.org/pdf/1404.3176v3.pdf |제목=Osmanov Z., Mahajan S., Machabeli G. & Chkheidze N. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 445, Issue 4, p.4155-4160 |확인날짜=2017-04-28 |보존url=https://web.archive.org/web/20190216035126/https://arxiv.org/pdf/1404.3176v3.pdf |보존날짜=2019-02-16 |url-status=dead }}</ref> 하지만 여러 연구 결과에서는 우주선의 40% 미만이 활동은하핵에서 나왔다는 결과가 나오면서, 상관관계가 적다는 사실이 나왔다.<ref name="Cosmic-ray theory unravels"/> 그립과 파블로프(2007, 2008)는 매우 무거운 [[암흑 물질]]들이 [[펜로즈 과정]]을 통해 붕괴되면서 방출되었을 것이란 설을 내놓았다.

== 관측 역사 ==
{{참고|우주선 관측}}
{{본문|오마이갓 입자}}
1962년 미국 [[뉴멕시코주]]의 [[볼케이노 렌치 실험]]장에서 [[존 린슬레이]]와 리비오 스카르시가 처음으로 에너지가 1.0×10<sup>20</sup> eV(16J)이 넘는 우주선을 관측했다.<ref>{{저널 인용 |last1=Linsley |first1=J. |date=1963년 |title=Evidence for a Primary Cosmic-Ray Particle with Energy 10<sup>20</sup> eV |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=10 |issue=4 |pages=146–148 |bibcode=1963PhRvL..10..146L |doi=10.1103/PhysRevLett.10.146}}</ref><ref>{{웹 인용 |last=Sakar |first=S. |date=2002년 9월 2일 |title=Could the end be in sight for ultrahigh-energy cosmic rays? |url=http://physicsworld.com/cws/article/print/9750 |volume=15 |issue=9 |pages=23–24 |work=[[Physics World]] |accessdate=2014-07-21 |archive-date=2010-04-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20100412003011/http://physicsworld.com/cws/article/print/9750 |url-status=dead }}</ref>

이후에도 이보다 더 높은 운동 에너지를 가진 우주선 입자를 관측해기도 했다. 1991년 10월 15일 저녁 미국 유타 주의 [[더그웨이 성능 시험소]]에서 플라이아이 실험 중 발견한 [[오마이갓 입자]]가 그 예시다. 이 입자가 가진 에너지는 3×10<sup>20</sup> eV(50J)로 [[천체물리학]]자들에게 충격을 주었다.<ref>{{웹 인용 |last1=Baez |first1=J. C. |date=2012년 7월 |title=Open Questions in Physics |url=http://www.desy.de/user/projects/Physics/General/open_questions.html |publisher=[[DESY]] |accessdate=2014-07-21}}</ref> 이 [[원자핵]]이 가진 에너지는 125g [[야구공]]이 100km/h로 날라갈 때 가지는 에너지와 비슷하다. 이 입자가 가진 에너지는 지금까지 [[입자 가속기]]로 가속된 가장 높은 에너지를 가진 양성자보다 4천만배 더 많은 에너지를 가졌다.

== 같이 보기 ==
* [[은하외 우주선]]
* [[오마이갓 입자]]

== 각주 ==
{{각주|30em}}

== 추가 자료 ==
* {{저널 인용 |last1=Elbert |first1=J. W. |last2=Sommers |first2=P. |date=1995년 |title=In search of a source for the 320 EeV Fly's Eye cosmic ray |journal=[[The Astrophysical Journal]] |volume=441 |issue=1 |pages=151–161 |arxiv=astro-ph/9410069 |bibcode=1995ApJ...441..151E |doi=10.1086/175345}}
* {{서적 인용|last=Clay |first=R. |last2=Dawson |first2=B. |date=1997년 |title=Cosmic Bullets: High Energy Particles in Astrophysics |publisher=[[Perseus Books]] |isbn=0-7382-0139-1}}
* {{저널 인용 |last=Seife |first=C. |date=2000년 |title=Fly's Eye Spies Highs in Cosmic Rays' Demise |journal=[[사이언스|Science]] |volume=288 |issue=5469 |pages=1147–1149 |doi=10.1126/science.288.5469.1147a |pmid=10841723}}
* {{저널 인용 |author=The Pierre Auger Collaboration |author-link=Pierre Auger Observatory |date=2007년 |title=Correlation of the Highest-Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects |journal=[[사이언스|Science]] |volume=318 |issue=5852 |pages=938–943 |arxiv=0711.2256 |bibcode=2007Sci...318..938P |doi=10.1126/science.1151124 |last2=Abreu |last3=Aglietta |last4=Aguirre |last5=Allard |last6=Allekotte |last7=Allen |last8=Allison |last9=Alvarez |last10=Alvarez-Muniz |last11=Ambrosio |last12=Anchordoqui |last13=Andringa |last14=Anzalone |last15=Aramo |last16=Argiro |last17=Arisaka |last18=Armengaud |last19=Arneodo |last20=Arqueros |last21=Asch |last22=Asorey |last23=Assis |last24=Atulugama |last25=Aublin |last26=Ave |last27=Avila |last28=Backer |last29=Badagnani |last30=Barbosa |display-authors=29 |pmid=17991855}}

== 외부 링크 ==
* [http://www.cosmic-ray.org/reading/flyseye.html#SEC10 The Highest Energy Particle Ever Recorded] {{웨이백|url=http://www.cosmic-ray.org/reading/flyseye.html#SEC10 |date=20090815102123 }} The details of the event from the official site of the Fly's Eye detector.
* [[John Walker (programmer)|John Walker]]'s lively [http://www.fourmilab.ch/documents/OhMyGodParticle/ analysis of the 1991 event], published in 1994
* ''[http://www.bioedonline.org/news/news-print.cfm?art=1509 Origin of energetic space particles pinpointed]'', by Mark Peplow for news@nature.com, published January 13, 2005.
* [https://web.archive.org/web/20170817044915/http://datasync.com/~rsf1/uhecrs.htm Ultra High Energy Cosmic Rays] [[History of special relativity#Emission theories of light|Ritzian relativity]] in action?

[[분류:아원자 입자]]
[[분류:입자물리학]]
[[분류:천체입자물리학]]
[[분류:우주선 (물리)]]
[[분류:천문학의 미해결 문제]]