Астрочестична физика, исто така наречена и честична астрофизика, е гранка на честичната физика која ги истражува елементарните честички од астрономско потекло и нивната врска со астрофизиката и космологијата. Тоа е релативно ново поле на истражување што се појавува како пресек на честичната физика, астрономијата, астрофизиката, физиката на детекторите, релативноста, физиката на цврстата состојба, и космологијата. Делумно мотивирано од откривањето на неутринско осцилирање, ова поле од физиката од почетокот на 2000-тите поминало низ брз развој, и теоретски и експериментално.[1]
Областа на астрочестичната физика е еволуирана од оптичката астрономија. Со растот на детекторската технологија дојде позрелата астрофизика, која вклучува повеќе подвидови на физиката, како механиката, електродинамиката, термодинамиката, физика на плазмата, јадрена физика, релативност, и честична физика. Честичните физичари сметале дека астрофизиката е неопходна поради тешкотиите во производството на честички со енергија споредлива со оние што се наоѓаат во вселената. На пример, спектарот на космички зраци содржи честички со енергија до 1020 eV, каде што судир мегу протони во Големиот хадронски колајдер се случува со енергија од ~1012 eV.
Може да се каже дека полето започнало во 1910, кога еден германски физичар Теодор Вулф ја измерил јонизацијата во воздухот, индикатор за гама-зрачење, на дното и на врвот на Ајфеловата кула. Тој открил дека има многу повеќе јонизација на врвот отколку што се очекувало ако само земните извори биле припишувани за ова зрачење.[2]
Австрискиот физичар Виктор Френсис Хес претпоставил дека дел од јонизацијата била предизвикана од зрачење од небото. Со цел да ја брани оваа хипотеза, Хес дизајнирал инструменти способни да работат на големи надморски височини и извршил набљудувања за јонизација до надморска височина од5.3 км. Од 1911 до 1913, Хес направил десет летови за прецизно мерење на нивоата на јонизација. Преку претходни пресметувања, тој не очекувал дека ќе има јонизација над надморска височина од 500 м ако земните извори биле единствената причина за зрачење. Сепак, неговите мерења покажале дека иако нивоата на јонизација првично се намалувале со надморската височина, во одреден момент тие почнале да растат. На врвовите на неговите летови тој открил дека нивоата на јонизација биле многу поголеми отколку на површината. Хес потоа успеал да заклучи дека "зрачењето со многу висока пенетрациона сила влегува во нашата атмосфера одозгора." Освен тоа, еден од летовите на Хес бил за време на речиси цело затемнување на Сонцето. Бидејќи не забележал навлегување во нивоата на јонизација, Хес образложил дека изворот морал да биде подалеку во вселената. За ова откритие, Хес бил еден од луѓето кои ја добиле Нобеловата награда за физика во 1936 година. Во 1925 година Роберт Миликан ги потврдил наодите на Хес и подоцна го измислил терминот "космички зраци".[3]
Многу физичари кои се запознаени со потеклото на полето на астрочестичната физика, претпочитаат да го припишат ова "откритие" на космичките зраци од страна на Хес како појдовна точка за полето.[4]
И покрај тоа што може да биде тешко да се одлучи за стандарден "учебнички" опис на полето на астрочестичната физика, полето може да се одликува со теми на истражување кои активно се спроведуваат. Списанието "Астрочестична Физика" прифаќа документи кои се фокусирани на нови случувања во следните области:[5]
Една главна задача за иднината на полето е едноставно темелно да се дефинира надвор од работните дефиниции и јасно да се разликува од астрофизиката и другите сродни теми.[4]
Тековните нерешени проблеми во областа на астрочестичната физика вклучуваат карактеризација на темна материја и темна енергија. Набљудувањата на орбиталните брзини на ѕвездите на Млечниот Пат и други галаксии, почнувајќи од Валтер Баде и Фриц Цвики во 1930-тите, заедно со набљудуваните брзини на галаксиите во галактичките кластери, откриле движење кое ја надминува густината на енергијата на видливата материја потребна за да се објасни нивната динамика. Се од почетокот на 90-тите год. на 20 век некои кандидати можеле делумно да објаснат за дел од темната материја што недостасувала, но тие не биле ни блиску до целосно објаснување. Откритието на забрзувачки универзум сугерира дека голем дел од недостасувачката темна материја се складира како темна енергија во динамичен вакуум.[6]
Друго прашање за физичарите на астрочестичната физика е зошто денес има многу повеќе материја од антиматеријата во универзумот. Бариогенеза е термин за хипотетички процеси кои создале нееднаков број на бариони и анитариони во раниот универзум, поради што денес универзумот е направен од материја, а не од антиматерија.[6]
Брзиот развој на оваа област доведе до дизајнирање на нови видови на инфраструктура.Во подземни лаборатории или со специјално дизајнирани телескопи, антени и сателитски експерименти, астрочестичните физичари користат нови методи за откривање за да се набљудува широк спектар на космички честички, вклучувајќи неутрино, гама-зраци и космички зраци со највисоки енергии. Тие исто така бараат и темна материја и гравитациски бранови.Експерименталните физичари на честички се ограничени со технологијата на нивните земни акцелератори,кои можат само да произведат мал дел од енергиите што се наоѓаат во природата.
Објекти, експерименти и лаборатории кои се вклучени во физиката на астрогартијата вклучуваат: