关于超高能宇宙线的白皮书

未来十年可以回答的一个基本问题是：最高能量宇宙粒子的起源是什么？发现最高能量宇宙线的来源将揭示近期宇宙中最具能量的天体物理环境的运作机制。候选源范围从致密天体的诞生到与伽马射线暴相关的爆炸，或由活动星系核中的超大质量黑洞产生。除了开启高能天体物理学的新纪元外，超高能宇宙线的研究还将约束银河系和河外磁场的结构。这些粒子从源到地球的传播过程也探测了宇宙背景辐射，并提供了对粒子相互作用的洞察，其能量比地面实验室所能达到的高出数个数量级。旨在研究最高能量宇宙线的下一代观测站将对超高能光子和中微子具有前所未有的灵敏度，这将进一步阐明宇宙在最极端能量下的运作机制。为了在2010-2020这十年间应对这一挑战，必须显著增加对能量高于6×10¹⁹ eV的宇宙线的综合曝光量。回答这一开放性问题的技术能力已经具备，探索带电粒子天文学的时机已经成熟。