Введение 3
Глава 1. Диффузия космических лучей 6
1.1. Движение космических лучей в Галактике 6
1.2. Ускорения на ударных волнах 7
1.3. Общее уравнение переноса 8
Глава 2. Энергетический спектр в модели нормальной диффузии 10
2.1. Уравнение переноса для стационарного случая 10
2.2. Уравнение переноса для стационарного случая с учётом
ядерных взаимодействий 14
Глава 3. Энергетический спектр в модели аномальной диффузии 18
3.1. Уравнение переноса для стационарного случая без учёта
ядерных взаимодействий 18
3.2. Уравнение переноса для стационарного случая с учётом
ядерных взаимодействий 22
Заключение 26
Литература
Галактические источники космических лучей достоверно не установлены. Однако, в рамках принятого сегодня стандартного сценария их
происхождения считается, что основными источниками космических лучей в Галактике являются, видимо, сверхновые [1–5]. Ускорение ядер с
зарядом Z в этих объектах до энергии 108Z ГэВ происходит на фронтах ударных волн, образующихся при взрывах этих звезд [6]. Расчеты
показывают [7–10], что формируемый при этом механизме спектр ускоренных в источнике частиц имеет степенной вид S0E−γ, где показатель
спектра генерации γ ∼ 2:0 − 2:2.
Последующее распространение ускоренных источниками частиц в турбулентной межзвездной среде, при котором космические лучи рассеиваются на неоднородностях магнитного поля различного масштаба и испытывают ядерные взаимодействия с веществом Галактики, является
диффузионным [1,2,4,5]. Такой характер распространения космических
лучей с зависящим от энергии коэффициентом диффузии приводит к
существенной модификации энергетического спектра ускоренных в источнике частиц. Наблюдаемый в межзвездной среде или в околоземном
пространстве спектр космических лучей отличается от спектра их генерации в источнике. Эти изменения наглядно иллюстрирует рис.1., на
котором представлен недавно измеренный в эксперименте CALET в диапазоне энергий 50 ГэВ - 10 ТэВ спектр протонов [11]
Основные результаты и выводы работы формулируются следующим
образом.
1. Впервые было исследовано влияние ядерных взаимодействий на
наблюдаемый в межзвездной среде спектр космических лучей от
стационарных источников в модели аномальной диффузии.
2. Впервые получен энергетический спектр космических лучей в резко неоднородной межзвездной среде с учетом ядерных взаимодействий. Было выявлено, что форма спектра остается неизменной,
независимо от выбранной модели.
3. Установлено, что энергетический спектр модели нормальной диффузии не отличается от спектра аномальной модели распространения частиц.
Автор выражает благодарность научному руководителю профессору
Лагутину А.А. за руководство, постановку задач, обсуждение результатов и помощь в подготовке. Отдельная благодарность выражается доценту Волкову Н.Н. за помощь в использовании программного комплекса и
получение численных данных.
Исследования были выполнены при поддержке стипендией Губернатора Алтайского края имени летчика-космонавта Германа Титова.
