一种常见的宇宙现象，困扰科学家几十年，至今仍然是未解的谜团

浩瀚的宇宙有着太多的神秘，其中有不少的现象都很难对其进行合理的解释，比如说有一种常见的宇宙现象，就困扰科学家几十年，至今仍然是未解的谜团，什么现象呢？答案就是宇宙射线。

所谓宇宙射线，是指来自外太空的高能粒子，它们通常都是极为微小的亚原子粒子。地球的大气层每天都会遭到宇宙射线的轰击，如果宇宙射线的能量很高，那么它们就会与地球大气层发生剧烈的相互作用，进而产生一系列的次级粒子，这种现象就被称为“空气簇射”，通过对其进行探测和分析，科学家就可以知道这些宇宙射线的能量和方向。

在过去的几十年里，科学家对宇宙射线进行了大量的探测，令人困扰的是，在已知的宇宙射线中，有一部分的能量特别高，以至于无法对其进行合理的解释。

例如在1991年10月15日探测到的一个粒子，其速度达到了光速的0.9999999999999999999999951倍，能量高达3.2 x 10^20eV（电子伏特），大概相当于一个棒球以每小时100公里的速度飞行时携带的动能。

如此高的能量，远远地超出了理论上的极限——“GZK极限”，也使得这个粒子成为了已知能量最高的宇宙射线，为了表示惊讶，科学家甚至将其称为“Oh-My-God粒子”（Oh-My-God particle）。

什么是“GZK极限”呢？这就要从“宇宙微波背景”讲起了。简而言之，“宇宙微波背景”是一种遍布整个宇宙的电磁辐射，它们被认为是宇宙中最古老的光子，由于光速是有限的，因此它们至今仍然在宇宙中传播，而在经过了漫长的时间之后，它们现在已经因为宇宙的膨胀而变成了微波。

从整体上来看，“宇宙微波背景”的光子在宇宙空间中的分布是非常均匀的，其密度大约为每立方米4.11亿个，而这也就意味着，任何在宇宙空间中运动的粒子，都会不断地遇到“宇宙微波背景”的光子。

在能量不是很高的情况下，粒子和“宇宙微波背景”的光子是彼此相安无事的，但假如一个粒子的能量达到了或超过了一个被称为“GZK极限”的临界值，那它就会与“宇宙微波背景”的光子发生相互作用，此过程会不断地产生π介子，从而持续地使粒子损失能量，并且粒子的能量越高，其损失能量的速度就越快。

也就是说，如果一个粒子的能量超过了“GZK极限”，那在其传播过程中，它就会持续地损失能量，如此一来，在传播到一定的距离之后，它的能量就低于“GZK极限”了，而这也就意味着，我们只能在一定的距离范围内，观测到能量超过“GZK极限”的宇宙射线。

根据科学家的计算，“GZK极限”的理论值为5 x 10^19eV，而如果一个粒子的发射源与地球的距离大于50百万秒差距（约1.63亿光年），那无论它的初始能量有多大，当它抵达地球时，其能量都不可能超过这个理论值。

可以看到，前面讲到的“Oh-My-God粒子”，其能量已经远远地超过了“GZK极限”，而这也就意味着，从理论上来讲，它的发射源与地球的距离应该远远小于50百万秒差距，然而实际观测却表明，在这个距离范围内，根本就没有对应的发射源。

要知道像这种具有超高能量的粒子，只能由超新星爆发、活动星系核、伽玛射线暴这类的高能宇宙事件产生，而这些事件会在宇宙中制造出非常大的动静，以至于即使隔着几亿、几十亿光年，我们都可以探测得到。

也就是说，实际观测数据表明，“Oh-My-God粒子”的发射源其实更加遥远，远远地超过了50百万秒差距，而从理论上来讲，当它抵达地球上，其能量就应该低于“GZK极限”，但实际探测数据却表明，它的能量却远远地超过了“GZK极限”，于是矛盾就产生了。

更重要的是，“Oh-My-God粒子”并不是一个孤例，实际上，这是一种常见的宇宙现象，因为在过去的日子里，科学家已经发现了不少与之类似的宇宙射线，尽管它们的能量比“Oh-My-God粒子”略低，但也超过了“GZK极限”很多。

理论上我们无法探测到的宇宙射线，但实际上我们却真实地探测到了，这样就形成了一个悖论，科学家将其称为“宇宙射线悖论”或“GZK悖论”。就目前的情况来看，这个悖论已经困扰了科学家几十年，至今仍然是一个未解的谜团，期待在未来的研究中，科学家能够解开这个谜团。