Transport Theory of Cosmic Rays with application to the acceleration of charged particles at interplanetary shock waves

宇宙射线输运理论及其在行星际冲击波中带电粒子加速的应用

基本信息

项目摘要

The main aim of this proposal is the application of transport theories onto diffusive shock acceleration. Especially interplanetary shocks will be covered, e.g. CME – driven shocks, which build up owing to coronal mass ejections in the solar wind. Therewith it is possible to describe the energy spectrum of solar cosmic rays or SEP (Solar Energetic Particle) – Events. The process of diffusive shock acceleration can be understood as follows: Charged Particles gain energy while they are scattered back and forth across a shock front. On the one hand, this energy gain depends upon the parameters that characterize the shock, which is studied by shock models. The shock models developed at the University of Huntsville, Alabama, describe for instance CME – driven shocks realistically. Therefore it will be the aim of this proposal to combine these shock models with the transport theories and to calculate the maximum energy of the charged particles. On the other hand, the energy gain depends on the form of the diffusion coefficients. Furthermore, it will be the aim of this proposal to develop transport theories to describe the particle transport in astrophysical plasmas more realistically. Particularly, therefore magnetized plasmas will be investigated in which a magnetic background field is superposed by stochastic magnetic fields. In such plasmas the particle transport can be assumed as diffusive and is characterized by diffusion coefficients. Furthermore, shock models will be developed in this proposal. By comparing shock simulations with real shocks the shock parameters will be determined, which are necessary to describe diffusive shock acceleration.
该提案的主要目的是将输运理论应用于扩散激波加速,例如日冕物质抛射引起的行星际激波,从而可以描述太阳宇宙射线或 SEP(太阳高能粒子)的能谱 – 事件 扩散激波加速的过程可以理解如下:带电粒子在散射时获得能量。一方面,这种能量增益取决于描述激波特征的参数,阿拉巴马州亨茨维尔大学开发的激波模型描述了 CME 驱动的例子。因此,该建议的目的是将这些激波模型与输运理论相结合,并计算带电粒子的最大能量。另一方面,能量增益取决于扩散系数的形式。该提案的目的是发展运输理论为了更真实地描述天体物理等离子体中的粒子输运,因此将研究磁化等离子体,其中磁化等离子体中的背景场与随机磁场叠加,在这种等离子体中,粒子输运可以假设为扩散性的,并用扩散系数来表征。此外,本提案将开发冲击模型,通过将冲击模拟与实际冲击进行比较,确定描述扩散冲击加速度所必需的冲击参数。

项目成果

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THE TRANSPORT OF LOW-FREQUENCY TURBULENCE IN ASTROPHYSICAL FLOWS. I. GOVERNING EQUATIONS
  • DOI:
    10.1088/0004-637x/745/1/35
  • 发表时间:
    2012-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    G. Zank;A. Dosch;P. Hunana;V. Florinski;W. Matthaeus;G. Webb
  • 通讯作者:
    G. Zank;A. Dosch;P. Hunana;V. Florinski;W. Matthaeus;G. Webb
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