La limite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (ou limite GZK, en anglais : GZK limit ou GZK Cutoff) est une limite théorique majorant l'énergie des rayons cosmiques provenant de sources distantes.
Cette limite fut calculée en 1966 par Kenneth Greisen, Vadem Kuzmin et Georgi Zatsepin, d'après les interactions prévues entre le rayon cosmique et les photons issus du fond diffus cosmologique. D'après ces calculs, les rayons cosmiques d'une énergie supérieure à 5.1019 eV intéragieraient avec ces photons, produisant des pions. Ces chocs se produiraient tant que l'énergie des rayons serait au delà de cette limite. Ce qui fait que des rayons d'origine lointaine (une autre galaxie, par exemple) observé depuis la Terre ne dépasseront jamais ce niveau d'énergie.
Cependant, des observations par l'AGASA révèlent des rayonnement d'énergie supérieures à cette limite. L'existence de tels rayonnements est un paradoxe connu sous le nom du paradoxe GZK ou paradoxe du rayon cosmique.
Ces observations contredisent certains points de la relativité restreinte et de la physique des particules telles que nous les connaissons aujourd'hui. Par contre, nous avons quelques explications possibles à l'observation de ces phénomènes. L'observation, tout d'abord, peut être remise en doute : une erreur minime ou une mauvaise interprétation peut fausser les résultats. Ensuite, cette limite ne s'applique qu'aux sources distantes - il est possible que les rayons observés aient été émis de notre propre galaxie. Une autre suggestion implique des particules à haute énergie, les neutrinos, qui par leur interaction créeraient les rayons observés.
Nombre de théories exotiques ont été proposées pour expliquer ces observations, la plus remarquable d'entres elles est probablement celle de la relativité doublement restreinte.
En 2003, des expériences menées au GLAST et à l'observatoire Pierre Auger ont fourni des observations à partir desquelles on devrait bientôt être à même d'infirmer ou de confirmer la justesse des précédents résultats.