Los rayos cósmicos de energía ultraalta se detectan principalmente mediante dos experimentos. Uno es el Observatorio Pierre Auger y otro es el Telescope Array.
Son protones y núcleos pesados con energías> 50 EeV. (Eso es 10 ^ 7 veces la energía de las partículas aceleradas en el LHC).
Como todas las partículas cargadas, se desvían en los campos magnéticos, que existen en abundancia dentro y fuera de la galaxia. Los valores exactos de estos campos magnéticos no se conocen bien, pero se está estudiando a través de un estudio de la rotación de Faraday del plano de polarización de fotones de baja energía de fuentes de radio. ([1406.3871] Técnicas estadísticas para detectar el campo magnético intergaláctico a partir de grandes muestras de datos de rotación de Faraday extragaláctica)
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Como resultado, a diferencia del caso de la luz o los neutrinos, no puede simplemente señalar en la dirección de donde provienen e identificar su fuente, han cambiado de dirección.
Sin embargo, si esperamos que estos campos magnéticos sean razonablemente débiles, lo que no es demasiado irrazonable, es posible que a energías> 50 EeV, para protones, la desviación sea del orden de unos pocos grados. Entonces, con una muestra suficientemente grande de estos eventos, se pueden realizar estudios de correlación para determinar de dónde provienen. Tal estudio llevado a cabo en 2007 por el observatorio Pierre Auger afirmó que las direcciones de llegada de estos eventos estaban correlacionadas con las direcciones de los núcleos galácticos activos conocidos (AGN) (correlación de los rayos cósmicos de mayor energía con objetos extragalácticos cercanos). Los AGN son agujeros negros supermasivos conocidos en el centro de otras galaxias. Estudios posteriores no han confirmado estos resultados, por lo que aún no estamos seguros. Pierre Auger también informa que la composición de los eventos detectados por ellos es consistente con la hipótesis de que la mayoría de los eventos que detectan no son protones, sino núcleos más pesados. Incluso con los valores más esperanzadoramente débiles para los campos magnéticos intergalácticos y galácticos, las desviaciones serán tan altas para los núcleos más pesados que los protones que no se debería observar una correlación como se informó anteriormente.
¿Cómo alcanzan estas altas energías? La fuerte creencia en la comunidad de Física de Astropartículas es que se producen en los mismos procesos en los que se producen rayos cósmicos de menor energía; es decir, aceleración de Fermi (también conocida como aceleración de choque difuso). Fermi aceleración. La aceleración de Fermi predice que debería haber menos partículas de energías más altas, ya que la probabilidad de que una partícula atraviese un espejo magnético y salga del proceso de aceleración es proporcional a la energía.
Esto es consistente con lo que se ha observado. Como se puede ver en la siguiente gráfica, el flujo de rayos cósmicos (el número de partículas) cae rápidamente con las energías, de una manera consistente con lo que se puede lograr usando el mecanismo de aceleración de Fermi.