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运输理论应用于不同的冲击加速度。尤其将涵盖行星际冲击,例如CME - 驱动的冲击,由于太阳风中的冠状动脉质量弹出而产生。因此,可以描述太阳能宇宙射线或SEP(太阳能粒子) - 事件的能量光谱。扩散冲击加速度的过程可以理解如下:带电颗粒在冲击锋中来回散布时获得能量。一方面,这种能量增益取决于表征电击的参数,该参数是由电击模型研究的。在阿拉巴马州亨茨维尔大学开发的冲击模型描述了CME - 实际上是驱动震动。因此,将这些冲击模型与运输理论相结合并计算带电颗粒的最大能量将是该提案的目的。另一方面,能量增益取决于差异系数的形式。此外,这项提案的目的是开发传输理论,以更真实地描述天体物理等离子体中的粒子运输。因此,将研究磁等离子体,其中磁性背景场被随机磁场超过。在这种等离子体中,可以假定颗粒转运为不同,并以扩散系数为特征。此外,该提案将开发冲击模型。通过将冲击模拟与真实冲击的比较,将确定冲击参数,这对于描述不同的冲击加速度是必要的。

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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