每天都有无数束宇宙射线在冲击地球的大气层，它们携带的能量加在一起比一次核爆炸还要多，惊讶的是我们完全不知道这种宇宙射线到底从何而来，也不知道它们的数量为什么这么多，更不知道这种高能辐射究竟是怎样形成的，这些神秘的宇宙射线到底是什么呢？我们又是为什么被它们时时刻刻以巨大的能量攻击呢？现在就来说说神秘的“宇宙射线”。
冲击地球的“神秘能量”
“宇宙射线”这个叫法可能有点故弄玄虚了，它只不过是一种来自太空的粒子，恒星还有其他的天体都在不断地向地球发射各种各样的东西，包括光子、质子、中微子甚至某些重离子。
我们的太阳就会产生很多太空粒子，我们都知道太阳会发光，但是除此之外它还会发出很多高能的光子，比如紫外线、伽马射线等等，这些射线会穿透你的身体并且诱发癌症，但是这些都无法和来自太阳聚变炉的中微子相提并论，每秒钟都有数以千亿计的中微子从你的指尖掠过，不过中微子几乎不和其它物质发生作用，所以你也感觉不到它，也不用为此担心。
一般来说在1000亿粒的中微子里，只有一个会与你拇指中的一个粒子相接触，而剩下的绝大多数中微子都会不经过任何相互作用，它们会直接穿过地球，所以你躲不过铺天盖地的中微子，但是中微子也不会主动接近你。
还有更重要的带电粒子，它们会对人体构成危险，质子还有原子核就是这种粒子，高能的质子它的能量足以撕裂人体。
除此之外，太阳像巨大的火球一样难以预测，大多数的时候它对我们属于是能量供给者，给我们带来光明和温暖，但是呢，有时候它也会因能量过剩，从而出现太阳“耀斑”。“耀斑”会将等离子束发射到遥远的太空，并且释放出额外的有害粒子。
关键是每时每刻都有无数太空粒子在打击着地球，而且它们携带着很多能量，不过幸运的是地球上的我们得到了大气层的保护，大部分击中地球的高能粒子都与覆盖在地球表面的空气，还有气体分子发生了猛烈的碰撞，并且分解掉了，从而形成了大规模的“低能粒子雨”，但是，这种保护只在地球的表面起作用。
举例说明：
北极光或者南极光是从哪儿来的，它们就是“宇宙射线流”被北极和南极的磁场偏转而发出的光。
北极光
粒子·能量级别
在地球的表面上制造高速粒子的世界纪录是由欧洲大型强子对撞机保持的，这台机器能将粒子加速到10万亿电子伏特，太空粒子携带的能量更加令人惊奇，宇宙粒子就是每时每刻都在带着10万亿电子伏特，这个级别的能量冲击着地球。
欧洲大型强子对撞机
粒子·冲击频率
每秒，每平方米有一个10万亿电子伏特的高能粒子冲向地球，地球那么大，每秒钟都有海量的高能量粒子与对撞机一样的高能量冲向地球。
更高能量击中地球的“宇宙射线”
“宇宙射线”的速度特别快，大型强子对撞机加速的粒子与其相比，就像是缓慢爬行的小婴儿，目前来自宇宙的最高能粒子，它携带的能量是大型强子对撞机制造的最高速粒子能量的200多万倍，这是有史以来记录最快的太空粒子，物理学家戏称它为“ Oh My God particle”也就是“我的天啊·粒子”。
带有高能量的粒子还特别常见，每年大约有5亿个这样的粒子到达地球，也就是说，每天都有上百万个或者每秒有300个，此时此刻，当你在看这篇文章的时候，就有1000个这样的粒子击中了地球，它们携带的能量差不多是20亿辆大卡车。
但是，关于能量如此之高的粒子，这里有一个令人震惊的事实，我们居然不知道宇宙中有什么东西可以发射出这么高能的粒子，我们每天被数以百万计的超高能粒子连续轰炸，却不知道它们是怎么来的，每天每时每刻都要接收到这些极端情况下才能产生的粒子，表示大惑不解。
高能粒子
太空中的粒子最快能达到什么速度？
基于目前目前对宇宙里事物的了解，太空中粒子所能达到的最高能量也比每天击中地球的那些超高能粒子弱上上千倍。
举例说明：
如果你买了一辆跑车，卖跑车的经销商告诉你，他卖给你的车最高时速是200迈，结果你把它开到了20万迈的时速，而且这个地球上所有的跑车都是20万迈的时速，你就会得出结论，世界级的跑车专家也所知有限。
宇宙射线的情况就是这样的，我们没办法与宇宙中我们所知的任何道理解释击中地球的宇宙射线的能量级，这就意味着宇宙中一定存在着某种我们还不知道的“新天体”。
最让人迷惑的事情其实就发生在我们身边，我们自以为对宇宙已经有所了解了，对星空也观测了几个世纪了，还制造了高精度的工具，但是，宇宙中仍然存在我们从来没见过的东西，这些带有高能量的宇宙射线来自哪里，对我们来说仍然是一个未解之谜。
“粒子”藏着源头的线索，我们可以研究这个谜题
下面就来说说这个研究的过程：
如果有一个物体正在向地球发射超高能量的某种物质，首先要做的就是四处探索“超高能量的某种物质”是从哪里发过来的，这些高高能粒子是否来自某种恒星呢？它们是不是来自于某一个超大质量的黑洞呢？它们又是不是来自某一个外星世界呢？或者它们是从四面八方来的呢？幸运的是，这些粒子的能量越高，我们就越能顺着他们的方向找到他们的来源。
因为，能量充沛的粒子不容易被沿途上的磁场或者引力场影响或者弯折方向，但是呢，要想弄清楚它们究竟从何而来，还需要一些实力，这就像寻找屋顶上的狙击手，他们射击的次数越多，我们就越容易找到他们。
确定这些宇宙射线来源的难点在哪呢？
在于地球是一个相当大的目标，即使每天都有数百万宇宙射线击中地球，安装好探测器并且在正确的时间捕捉到它们也是很困难的，每秒钟都有几百个粒子击中地球，但是呢，地球是一个非常大的地方，我们就很难预估这个粒子，到底它会击中什么地方，和大型强子对撞机能量级差不多的粒子，差不多每平方公里每秒钟有1000个达到地球表面，而更高能量级的粒子就比较稀少，每年每平公里会掉落一个，这个就让弄清它们从何而来变得非常困难。
因为就算建造了非常大的探测器，它捕捉到高能粒子的机会也是非常渺茫的。迄今为止所有宇宙射线望远镜探测到的超高速粒子加在一起也不算特别多，所以，直到现在还没办法准确的为这些宇宙粒子定位源头。
源头线索
我们确实掌握了一条重要的线索，它们不可能来自很远的地方，可见光可以传播数10亿公里，而不会散射或者减速，所以我们能看到遥远的星星，太空在我们看来清澈而空旷，但是对于高能带电的粒子来说，在太空中穿行，组成了宇宙幼年图景的光，也就是宇宙的微波背景，使整个宇宙充满了一种“光子雾”。
宇宙射线和“光子雾”会发生作用，很快就会被减慢速度，一个 10^ 21电子伏特能量级的粒子，只要经过几百万光年的自然减速，能量就会降低到10^ 19电子伏，差不多就是降低了100倍，那这个意味着什么呢？
这就意味着我们能看见的超高能粒子一定来自比较近的区域，否则“光子雾”就会让它们减速，如果它们来自非常遥远的地方，那么唯一的可能就是它们出发时携带了更高的，高得离谱的能量，排除这种极端的情况，那就得出结论：
无论是什么物质发出了这些高能的粒子，它们一定在我们星系临近的区域，这个就是一条有用的线索，因为它把太空中某个巨大的部分移出了讨论范围，但是，从科学的角度而言，可供讨论的空间范围还是很大的，总而言之，这些线索意味着某个临近的天体正在向我们发射高能离子，而我们不知道它是什么东西，显然宇宙中还有很多新鲜的事物等着我们去发现。
观察粒子
当一个超高能的粒子撞击大气层顶部的时候，它一定会与很多气体分子碰撞之后才能到达地球表面，当一个110^ 20电子伏特的粒子撞击了大气里的一个分子时，它会一分为二，它的能量也会平分给两个粒子，这时两个粒子随后又会撞击其他的分子，产生拥有1/4能量的4个粒子，以此类推，最后大概会有几万亿个带有10^ 9电子伏特能量的粒子在一瞬间冲到地球的表面，这种“粒子雨”范围一般有2000米，主要是由高能的光子、电子、正电子、膠子组成，这所以能知道有超高能的粒子撞击地球，就是因为在大的范围内观测到“粒子雨”。
观测
观察大范围的超高能“粒子雨”需要非常大的望远镜，幸运的是我们不需要建造超级宽的粒子探测器，让很多较小的粒子探测器以“点阵”的形式分布在一大片空地上，比如 阿根廷就有一个叫“皮埃尔·奥杰”的宇宙射线观测站，在一片3000平方公里的土地上装上，大概1600台粒子探测器，这种方法，非常适合观察超高能宇宙射线所产生的“粒子雨”，听起来规模很大，事实也确实是这样，但是在一平方公里的范围内超高能粒子每千年才会出现一次，所以即使覆盖了3000平方千米的范围，“粒子雨”的现象每年也只能探测到几次，数10年的观察都不一定能解开这个谜题，因此宇宙学的科学家还需要一点运气才能获得比较高的成就。
这里还有一个非常有趣的想法，可以试着寻找已经为其他用途建造起来的现成设备，然后把它改造成宇宙射线的望远镜这种望远镜需要满足一下几个条件：
第一个：视野要覆盖全球。
第二个：它的价格要低。
第三个：已经建造并布置完毕。
你可以花点时间思考一下这个问题是不是可能？
答案现在就在你手中，它就是我们的“智能手机”，事实上智能手机的数码相机就可以用来探测粒子，让它们变得对由高能粒子撞击大气层而产生的“粒子雨”非常敏感，它们可以编程，可以联网，可以定位。
如果这些智能手机通过运行APP开启一个摄像头，并且探测粒子，那它们就可以在为分布广泛覆盖全球的宇宙射线探测网络，在夜间的时候运行这个APP，那么由此形成的网络就可以观察到更多我们原本有可能错过的高能宇宙射线，运行这个APP的人越多，这个网络就越大，收集的宇宙射线就越多，说不定，你也能为这项研究贡献力量。也许，你一直想成为天体物理学家，那如果这个疯狂的想法有效，你就能参与破解宇宙的谜题了。
粒子雨
那这样的手机软件有没有呢？
现在还真的有，其实在2014年的时候在美国就被开发出来了，这款名字叫“Crayfis”的手机应用程序，感兴趣的话可以去研究一下。
观点·解释
这些粒子携带的高能量，天体物理学家无法用已知的物体去解释这么高的能量的来源，如果大开脑洞，想想有可能发生这种高速粒子的新型物体，那他们会提出很多有趣的想法，其实天体物理学家是一群很有创意的人，但是目前探索太空的历史告诉我们，宇宙比天体物理学家更有创意，以下是有可能解释这个问题的几个观点：
第1个：超大质量的黑洞。
一个流行多年的解释是这些高能粒子来自星系中心无比强大的黑洞，这些黑洞的质量比太阳还要重几千倍，甚至是几百万倍。除了已经被这种黑洞吞噬的物质之外，还有质量巨大的气体和尘埃围绕着它旋转，等候被吞噬，这些物质受到巨大作用力的影响会产生惊人的辐射，然而在数十年的观测中看到的少量超高能宇宙射线似乎和这个星系核的位置相符，这就意味着高能量粒子是来自于“等候被吞噬的物质”。
第2个：来自于外星的科学家。
有些地球上的科学家就怀疑，我们人类不是唯一想要分解并且研究物质的智慧物种，假如说有外星人制造出了足够大的粒子加速器，能更好的对物质进行分解，那会发生什么事呢？我们看到的超高能宇宙射线，可能只是“边角量”是外星人在实验过程中排出的污染物质。如果这些粒子被发现来自同一个地点，比如说一个临近恒星的宜居星球，这就意味着我们就发现外星人了，当然这个脑洞开得有点大，但不能说它的可能性是0。
可能你会觉得哪有这么巧的事，我们天天看到的宇宙射线，宇宙微波背景辐射，它可是跟科学家相伴了上百年，人们几乎每天都能看到它，但是直到最近人们才恍然大悟，它不就是宇宙大爆炸的铁证吗？当然了，这个只是一个脑洞大开的猜想。
第3个：一种新的作用力。
通过已知的物体和“目前已知的4种基础力”来解释这些粒子，这个谜题之所以是个谜题，因为它必须用我们暂时不知道的物质，还有“力”去解释这个可能性，或许这些粒子来自于某种还没有被发现的“新作用力”，如果这样的作用力存在并且和这些宇宙射线相关，那就一定有某种原因能够解释，我们为什么没有在其他地方看到这个力发挥作用。最近关于暗能量在全部能量中占68%的发现告诉我们，我们的确应该思考未知的宇宙力量，也许这些粒子正是新作用力的线索。
也许以上几种猜测都是完全离谱的，很可能答案是平淡无奇的，并不包含对宇宙性质的颠覆性的见解，说不准这些粒子它就是来自恒星或者是来自一个我们看不见的黑洞，这个似乎并不能改变我们的宇宙观，不过我们还是怀着梦想的。
结语
知道了高能量粒子的存在，你也许会多花一点时间仰望星空，并且时常想起宇宙里那些让人震惊的未解之谜。与其把这些宇宙射线想象成要伤害你的粒子，不如把它们当成某种现实。
你可以想象一下它们在太空中飞行了几十亿公里，带来了某种我们之前从未见过，也从没有想象过的全新事物的信息，它们带来的是某种巨大能量发生的过程存在的证据，这背后可能是“新的作用力”，可能是某种未知的宇宙机制，甚至可能是某一种外星的生命形式，它们带来的很可能是颠覆我们宇宙观的新发现。
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