GZK-Cutoff (nach den Physikern Kenneth Greisen [1], Georgi Sazepin und Wadim Kusmin[2], die sie im Jahre 1966 errechneten) ist die Obergrenze (engl. cutoff) für die Energie kosmischer Strahlung sehr weit entfernter Quellen.
Geladene Teilchen sehr hoher Energie ‘sehen’ die Photonen ($ \gamma $) der kosmischen Hintergrundstrahlung stark blauverschoben und können von diesen gestreut werden. Außer der elastischen Streuung gibt es für Protonen (p), auch in Atomkernen gebundene, die beiden inelastischen Prozesse
und
mit einer Energieschwelle von 6×1019 eV für die Erzeugung der Delta-Resonanz ($ \Delta ^{+} $), die wiederum in ein Proton oder Neutron sowie ein geladenes ($ \pi ^{+} $) oder neutrales ($ \pi ^{0} $) Pion zerfällt. Das Proton verliert dabei ca. 20 % seiner Energie und ändert seine Richtung. Liegt die Energie des Protons immer noch über dieser Schwelle, so kann die Reaktion erneut stattfinden. Für sehr weit entfernte Quellen (> 100 Mio. Lichtjahre) ist die Wahrscheinlichkeit, ohne Stoß durchzukommen, sehr gering. Man spricht von GZK-Unterdrückung.
Die experimentellen Resultate bezüglich der höchstenergetischen kosmischen Strahlung erschienen zunächst widersprüchlich. Während das AGASA-Experiment der Universität Tokio Teilchen oberhalb der GZK-Energie registriert haben will[3], sind die Daten der HiRes-Kollaboration mit dem GZK-Cutoff verträglich[4]. Das Auger-Experiment hat inzwischen die HiRes-Ergebnisse bestätigt.[5] Die extrem seltenen Ereignisse jenseits der GZK-Grenze müssen von nähergelegenen Quellen stammen. Tatsächlich korreliert die beobachtete Richtungsverteilung mit aus dem optischen Bereich bekannten potentiellen Quellen.[6]
Genaue Messungen im Bereich der GZK-Energie können die Theorie der Schleifenquantengravitation bestätigen oder widerlegen. Diese sagt eine höhere Energieschwelle als 6×1019 eV voraus.[7]