Sinar kosmik adalah partikel kecil, kebanyakan proton, yang menghantam atmosfer bumi pada berbagai tingkat energi. Miliaran sinar kosmik menghantam Bumi setiap detik, sebagian besar dengan energi yang cukup rendah. Namun, sesekali sinar kosmik dengan tingkat energi yang ekstrim berdampak pada Bumi. Yang paling kuat yang pernah tercatat adalah satu proton dengan energi 50 J, kira-kira setara dengan lapangan bisbol. Para ilmuwan bingung untuk menjelaskan bagaimana beberapa sinar yang paling energik mendapatkan energinya.
Meskipun disebut “sinar kosmik”, perlu dicatat bahwa sinar kosmik adalah partikel seperti titik, bukan sinar. Selain proton, yang membentuk 90% dari semua sinar kosmik, ada juga inti helium, juga dikenal sebagai partikel alfa, yang membentuk 9% lainnya, dan elektron yang membentuk 1% sisanya.
Luar angkasa dipenuhi dengan bak partikel yang bergerak cepat, yang dikenal sebagai fluks sinar kosmik. Sinar kosmik disebut radiasi pengion karena mereka memiliki kecenderungan untuk mempengaruhi molekul dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga mereka menjatuhkan elektron dari atom penyusunnya, menciptakan ion destruktif. Sepotong biomaterial yang dibiarkan tidak terlindungi cukup lama di lingkungan kosmik akan berubah menjadi keju Swiss. Ini adalah salah satu tantangan terbesar bagi kolonisasi ruang angkasa manusia, dan semua desain koloni ruang angkasa memiliki perisai besar untuk menolak sinar kosmik.
Sinar kosmik mendapatkan semangatnya dari objek dan peristiwa kosmik berenergi tinggi, seperti bintang neutron, supernova, dan lubang hitam. Sebagian besar sinar kosmik berasal dari dalam galaksi kita sendiri, di mana mereka dikeluarkan oleh supernova, atau diluncurkan seperti ketapel dari sumur gravitasi curam lubang hitam. Faktanya, keberadaan sinar kosmik pada tingkat kekuatan tertentu adalah bukti bahwa lubang hitam benar-benar ada.
Salah satu tingkat tertinggi atmosfer bumi dikenal sebagai ionosfer, karena terus-menerus terionisasi oleh sinar kosmik yang masuk, bersama dengan radiasi matahari. Termosfer, yang merupakan bagian dari ionosfer, mengalami pemanasan hingga ribuan derajat karena radiasi pengion, tetapi karena kepadatan partikel di sini relatif rendah, tidak akan terasa hangat jika Anda berkunjung ke sana.
Sinar kosmik paling energik berasal dari peristiwa energi super tinggi di luar galaksi kita, dan memberikan jendela langka ke cara kerja alam semesta yang lebih luas. Fisikawan membangun fasilitas multi-juta dolar untuk mempelajari fluks sinar kosmik secara rinci.