有一个粒子它比质子轻了1836倍 ， 所以加速它来说比质子就要容易得多了 ， 这就是电子 ， 在LEP中 ， 也就是LHC的前身 ， 当年人类把电子加速到了每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十7.9964米 ， 只比真空中的光慢了3.6毫米/秒 。
可以说差一点就达到光速了 ， 人类可真是牛呀 ， 那这一点差在了哪？当然是能量 ， 在地球上我们用的是化学能源 ， 加速器的能量在Gev级别 ， 这个G叫吉 ， 是10? ， 也叫十亿电子伏特 。
那么在宇宙中也有很多自然形成的加速器 ， 比如大质量黑洞的物质喷流 ， 超新星爆发、中子星碰撞等等这些超高能量的爆发事件 ， 它们都会产生大量的宇宙射线 ， 这些宇宙射线基本上都是有质子组成的 。 那么跟这些自然界的加速器比起来 ， 人们建造的LHC简直就像是学龄前儿童的的玩具一样 。
现在我们看到的是M87星系中心黑洞的物质喷流 ， 那里的磁场是人类创造的磁场强度的数十亿倍 。
它们加速粒子的最高能量就不能用Gev来表示了 ， 而是会用到 Tev ， 叫太电子伏特也就是10^12 ev ， 甚至会用到Pev ， 叫拍电子伏特来衡量 ， 也就是 10^15 ev ， 甚至会一路飙升到10^19 ev以上!
你想一下 ， 我们在地球的Gev ， 10?都把质子快加速到了光速了 ， 那么宇宙中的10^19 ev ， 还不把质子直接送上天 。
但是 ， 根据我们在地球上的接受到的宇宙射线来看 ， 所有质子的能量好像有一个阈值 ， 它们携带的能量都没有超过5×10^19 eV 。
好像有什么东西限制了质子的能量 。 也就是说宇宙不让质子的能量超过这个能量 ， 那能量不能提高 ， 那速度肯定就上不去了 。
最后我们给出一个解释是这样的 ， 在宇宙的空间中弥散着大量的光子 ， 这些光子的平均温度只有2.7开 ， 那每个光子能量也就只有大约0.00023电子伏特 ， 这个能量很小很小 ， 这就是宇宙的微波背景 。
虽然它的能量很小 ， 但是当一些携带巨大能量的带电粒子 ， 在宇宙空间中穿梭的时候 ， 它就会与这些光子发生相互作用 ， 产生一些新的粒子 。
比如说 ， 当一个带电子粒子能量达到了10^17ev以上 ， 就会在与微波背景光子的碰撞中产生正负电子对 ， 然后损失能量 ， 由于电子质量比较低 ， 所以这个能量损失过程比较慢 。
但是当一个带电子粒子能量达到了5×10^19 eV以上的话 ， 就会产生中性π介子 ， 一个中性π介子的质量是电子的264.1129倍 ， 所以每一个中性π介子的产生就会损耗掉135Mev的能量 ， Mev是百万电子伏特 ， 10? 。
这个能量损失的速度就比较快了 ， 所以当一个带电粒子的能量高过了5×10^19 eV ， 宇宙就会迅速让他降到这个能量以下 ， 所以我们在地球上发现的宇宙射线能量都没有超过这个值 。
这个阈值就是所谓的带电粒子的GZK极限 。 那么这个极限对于质子的速度就意味着 ， 它可以达到每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十7.99999999999999999999918米 。
这个速度可以说跟光速已经没有啥区别了 ， 如果我们现在让这样的质子和光子赛跑 ， 去比邻星的话 ， 质子仅仅会落后22微米 ， 700飞秒后它就会达到.
如果让它俩去254万光年外的仙女座星系 ， 打个来回 ， 距离大约是500万光年 ， 质子大约会慢13秒左右 。 可以说 ， 这样的质子已经跟光子跑得差不多快了 。
所以根据GZK极限 ， 在一个充满微波背景光子的宇宙中 ， 我们是不可能达到光速的 ， 因为我们是由质子、中子和电子组成的 ， 而且超光速旅行也很危险 ， 你想一下 ， 当我们与微波背景中的光子发生相互作用的时候 ， 宇宙在我们看来就是一个大烤箱 。 我们就是鸡翅 。
【相对论|宇宙极限速度为什么是299792458米/秒？这是合理的解释】如果你接受不了把因果律作为光速极限的原因 ， 那可以把GZK极限当作一个很好的解释 。
推荐阅读
- 为什么越来越多人，不相信量子力学呢？
- 简述相对论发展史：从伽利略到引力波
- 50亿光年外，天文学家发现星系一分为二，爱因斯坦又对了？
- ?辐解或光解产物异构体的最佳方法
- 量子力学中最神奇的实验，双缝实验为什么让科学家感到不安？
- 网友发现基因变异猩猩，手指已进化成和我们一样，引科学家热议
- 这项激光束稳定性的新纪录有助于解决相对论与量子物理不相容性
- 琥珀蜜蜡的。前世今生！
- 隐藏在爱因斯坦相对论里的秘密，我们是否可以让时光倒流？
- 目前已知发现最大的星系，直径400万光年，相当于银河系的25倍