Введение 5
Глава 1. Энергетический спектр частиц, создаваемый стационарной системой источников, в модели Гинзбурга-Сыроватского 8
1.1. Уравнение диффузии со стационарным источником 8
1.2. Нахождение функции Грина 10
1.3. Концентрация и спектр 13
Глава 2. Энергетический спектр космических лучей в рамках модели супердиффузии со стационарной системой источников 16
2.1. Уравнение супердиффузии 16
2.2. Оценка диапазона параметра а 17
2.3. Использование метода функций Грина 19
2.4. Концентрация и спектр 20
2.5. Оценка показателя р спектра генерации частиц в источнике . . 21
Глава 3. Оценка показателя спектра стационарной модели космических лучей путем стационарного приближения уравнения супердиффузии 25
3.1. Концентрация в супердиффузионной модели с учетом импульсного точечного источника 25
3.2. Нахождение показателя степени г 29
3.3. Анализ г/. Связь с решением уравнения супердиффузии 30
Заключение 33
Литература
Источники космических лучей достоверно не установлены [1]. Несмотря на это, существуют оценки, которые показывают, что наиболее вероятными кандидатами на эту роль являются сверхновые [2,3]. Ускорение ядер с зарядовым числом X в этих объектах до Етах~ (105X — 106Х) ГэВ или даже до 108Х ГэВ происходит на фронтах ударных волн, образующихся на финальном этапе развития массивных звезд [4]. Расчеты показывают, что формируемый при этом механизме спектр ускоренных в источнике частиц можно представить в виде 30Е~р, где показатель спектра генерации р ~ 2.0 - 2.2 .
Далее частицы попадают в космическое пространство, в котором их распространение связано с конфигурацией магнитных полей, созданных другими астрономическими объектами. Сегодня принято считать, что неоднородности магнитного поля имеют фрактальную структуру, а последующее распространение ускоренных источниками частиц в межзвездной среде, при котором космические лучи рассеиваются на неоднородностях магнитного поля раз-личного масштаба, является диффузионным [5-9]. В силу данного характера распространения частиц установить положение их источников в Галактике по наблюдаемым в околоземном пространстве потокам ядер различного типа не представляется возможным.
Диффузный характер распространения космических лучей с зависящим от энергии коэффициентом диффузии Е(Е) = Е0Е6 [1] приводит к существенной модификации наблюдаемого энергетического спектра. Поэтому, для установления спектра частиц, ускоренных в источнике, необходимы расчеты распространения космических лучей в межзвездной среде.
Главной целью работы является расчет спектра космических лучей, формируемый в межзвездной среде стационарной системой галактических источников и оценка показателя спектра генерации частиц в источниках с использованием данных эксперимента ЛМБ-02 [10].
Для достижения цели работы решались следующие задачи:
1. Формулировка подхода к решению проблемы.
2. Нахождение решений соответствующих уравнений.
3. Определение взаимосвязи решений.
4. Оценка показателя спектра генерации частиц космических лучей в источнике.
Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав и заключения.
Первая глава посвящена решению уравнения стационарной диффузии и нахождению спектра.
Во второй главе получено выражение для спектра космических лучей в рамках модели супердиффузии со стационарной системой источников. Про-изведена оценка показателя спектра генерации частиц в источниках галактических космических лучей.
В третьей главе показано, что показатель спектра в модели супердиффузии с импульсной системой источников равен значению показателя спектра в модели стационарной супердиффузии в области энергий Е > Е0.
В заключении приведено обсуждение полученных результатов.
Данная работа посвящена изучению спектра, полученного в рамках диффузионной и супердиффузионной моделей со стационарной системой галактических источников, описывающих распространение космических лучей в однородной и резко неоднородной средах соответственно, а также оценке показателя спектра генерации частиц в этих моделях. В ходе текущей работы были получены следующие результаты:
1. Предложен новый способ оценки показателя спектра генерации частиц в источниках космических лучей.
2. Показано, что показатель спектра генерации частиц в галактических источниках космических лучей равен ~ 2.85.
Выражаю благодарность своему научному руководителю д.ф.- м.н., проф. А.А. Лагутину за помощь в исследовании и полезную критику, а также сотруднику кафедры РФиТФ, к.ф.-м.н. Н.В. Волкову за предоставление некоторых данных, используемых в работе.
По материалам выпускной квалификационной работы были подготовлены доклады для VI и VII региональных конференций «Мой выбор наука» на базе секции «Радиофизика, физика космоса и космических технологий» и опубликована одна статья [14].
Исследования поддерживались стипендией Губернатора Алтайского края имени летчика-космонавта Г.С. Титова.
