La astrofísica de altas energías se relaciona con la detección, análisis y mecanismos físicos de producción y propagación de los rayos gama provenientes de algún lugar fuera de nuestro planeta. Su estudio corresponde en general a procesos de emisión no térmicos, es decir, que no son descritos por la radiación de un cuerpo negro y a las técnicas experimentales para detectarlos desde el espacio y sobre la superficie de la Tierra.

 

En general la producción de rayos gama está asociada a los fenómenos más violentos que ocurren en el universo como lo es el colapso gravitacional de una estrella gigante o el colapso de dos estrellas de neutrones (Destellos de rayos gamas o GRBs) con la muerte algunas estrellas (Supernovas), con el nacimiento de agujeros negros y púlsares, con el choque de galaxias, con agujeros negros que desde el centro de las galaxias devoran estrellas completas (Núcleos Activos de Galaxias o AGNs). Igualmente se producen en procesos hadrónicos de interacción de rayos cósmicos  con los campos del medio en el que se propagan a través de decaimientos de partículas como los piones neutros, etc.

 

De igual manera, el estudio de los rayos cósmicos y neutrinos, complementando el estudio general de las astropartículas, es de crucial importancia. Es indispensable tratar de entender los fenómenos mediante los cuales se producen dichas astropartículas y sus interacciones con el medio interestelar, así como también interacciones entre partículas de alta energía producidas en la atmósfera. Todos esos fenómenos son actualmente inciertos, y un campo fértil para la creación de nuevo conocimiento y avance en el campo.

La Física de Altas Energías, también conocida como Física de Partículas, se encarga del estudio de los bloques fundamentales de la materia y la interacción entre ellos. En particular la Cromodinámica Cuántica (QCD) se encarga del estudio de la Interacción Fuerte, la cual mantiene a los quarks confinados en hadrones. Experimentalmente QCD es estudiada en aceleradores de partículas, siendo hoy en día el LHC  del CERN el más importante del mundo. En este acelerador se realizan investigaciones en colisiones protón-protón, protón-plomo y plomo-plomo.

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