Спектр космических лучей от точечного стационарного источника в модели неклассической диффузии
УДК 524.1-52, 53.05
Аннотация
Стационарный вариант модели распространения космических лучей в Галактике широко используется для интерпретации наблюдаемых спектров космических лучей. В работе проводится анализ возможности его применения в случае диффузии частиц в резко-неоднородной межзвездной среде. Получено аналитическое решение уравнения неклассической диффузии, выраженное через устойчивые распределения. Показано, что в стационарном случае не удается описать одну из основных особенностей наблюдаемого спектра космических лучей — излом. Установлено, что с ростом энергии убывание концентрации частиц происходит быстрее, чем в модели нормальной диффузии. Для понимания деталей возникновения этой разницы выполнен анализ модификации спектра при переходе от нестационарной модели к стационарной в случае импульсного источника. Исследовано влияние непрерывных потерь энергии частицами на форму спектра в стационарном варианте модели. Показано, что при E>102 ГэВ влиянием потерь энергии можно пренебречь. Сделаны выводы о применимости модели стационарной неклассической диффузии к описанию экспериментальных потоков космических лучей, наблюдаемых в окрестностях Земли.
Скачивания
Metrics
Литература
Гинзбург В.Л., Сыроватский С.И. Происхождение космических лучей. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 384 с.
Березинский В.С., Буланов С.В., Гинзбург В.Л. и др. Астрофизика космических лучей / под. ред. В.Л. Гинзбурга. Изд. 2-е. М.: Наука, 1990. 528 с.
Amato E., Blasi P. cosmic Ray Transport in the Galaxy: A Review // Advances in Space Research. 2018. Vol. 62. P. 2731.
Evoli c., Aloisio R., Blasi P. Galactic cosmic Rays after the AMS-02 Observations // Physical Review D. 2019. Vol. 99. Art. No 103023.
Ptuskin V.S., Rogovaya S.I., Zirakashvili V.N., et al. Diffusion and Drift of Very High Energy cosmic Rays in Galactic Magnetic Fields // Astronomy and Astrophysics. 1993. Vol. 268. P. 726-735.
Thoudam S. Origin of the Break in the cosmic-ray Electron Plus Positron Spectrum at ~1 TeV // Astronomy and Astrophysics. 2024. Vol. 690. Art. No A351.
Дорман Л.И. Экспериментальные и теоретические основы астрофизики космических лучей. М.: Наука, 1975. 461 с.
Lagutin A.A., Uchaikin VV. Fractional Diffusion of cosmic Rays // Proceedings of the 27th IcRc (Germany, Hamburg: copernicus Gesellschaft). 2001. Vol. 5. P. 1896.
Lagutin A.A., Uchaikin V.V. Anomalous Diffusion Equation: Application to cosmic Ray Transport // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2003. Vol. 201. P. 212.
Lagutin A.A., Makarov V.V., Tyumentsev A.G. Anomalous Diffusion of the cosmic Rays: Steady State Solution // Proceedings ofthe 27th IcRc (Germany, Hamburg: copernicus Gesellschaft). 2001. Vol. 5. P. 1889.
Самко С.Г., Килбас А.А., Маричев О.И. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения. Минск: Наука и техника, 1987, 688 с.
Lagutin A.A., Volkov N.V. Non-classical Diffusion of the cosmic Rays in the Galaxy: Retrieval of Primary Nuclei Spectra in Sources // Physics of Atomic Nuclei. 2021. Vol. 84. No 6. P. 975-984.
Lagutin A.A., Volkov N.V. Where are the Pevatrons that Form the Knee in the Spectrum of the cosmic Ray Nucleon component around 4 PeV? // Physics of Atomic Nuclei. 2023. Vol. 86. No 6. P. 1076-1082.
Uchaikin V.V., Zolotarev V.M. chance and Stability. Netherlands. Utrecht: VSP, 1999. 570 p.
Copyright (c) 2025 Анатолий Алексеевич Лагутин, Николай Викторович Волков, Александр Григорьевич Тюменцев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
