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更深入地探索宇宙射線的起源

2021年12月31日整理發布：研究人員知道宇宙射線來自銀河系中的眾多恒星，包括我們的太陽和其他星系 。難點在于追蹤粒子到特定來源 ， 因為星際氣體、等離子體和塵埃的湍流導致它們向不同方向散射和再散射 。
【更深入地探索宇宙射線的起源】在AIP Advances 中 ， 由 AIP Publishing 出版，圣母大學的研究人員開發了一個模擬模型，以更好地了解這些和其他宇宙射線傳輸特性 ， 目的是開發算法以增強現有的檢測技術 。
布朗運動理論通常用于研究宇宙射線軌跡 。就像池塘中花粉粒子的隨機運動一樣，波動磁場內的宇宙射線之間的碰撞會導致粒子向不同的方向推進 。
但是這種經典的擴散方法并沒有充分解決受不同星際環境和長期宇宙空洞影響的不同傳播速率 。粒子可能會被困在磁場中一段時間??，從而減慢它們的速度，而其他粒子則通過恒星爆炸被推入更高的速度 。
為了解決宇宙射線傳播的復雜性 ， 研究人員使用了一個隨機散射模型，這是一組隨時間演變的隨機變量 。該模型基于幾何布朗運動，這是一種經典的擴散理論 ， 結合了一個方向上的輕微軌跡漂移 。
在他們的第一個實驗中，他們模擬了宇宙射線穿過星際空間并與局部磁化云相互作用，用管表示 。光線在很長一段時間內不受干擾地傳播 。它們被與磁化云的混沌相互作用打斷 ， 導致一些射線向隨機方向重新發射，而另一些則被困住 。
基于重復隨機采樣的蒙特卡羅數值分析揭示了星際磁云的密度范圍和再發射強度，導致傳播的宇宙射線出現傾斜或重尾分布 。
分析表明顯著的超擴散行為 。該模型的預測與復雜星際介質中已知的傳輸特性非常吻合 。

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