混沌、宇宙线各向异性与日球层

在发现宇宙线一个多世纪后，对其起源、传播和组成的全面描述仍困扰着我们。困难之一在于这些粒子与磁场相互作用，因而其方向信息在传播过程中被扭曲。此外，宇宙线（CRs）在银河系中传播时会受到磁性结构的影响，这些结构可暂时俘获它们并使其轨迹呈现混沌行为，从而修正简单的扩散图景。在此，我们考察混沌与俘获对TeV宇宙线各向异性的影响。具体而言，我们开发了一种研究宇宙线混沌行为的新方法。该工作基于日球层效应，因其对此各向异性可能极为显著。具体地，不同的日球层结构如何影响混沌程度。我们将日球层建模为一个由静态磁瓶给出的相干磁性结构并存在时间磁扰动。该构型用于描述本地星际磁力线在日球层周围的包裹，以及由太阳周期诱发的磁场反转效应。本工作中，我们探索了粒子轨迹在穿越该受日球层启发的玩具模型并被暂时俘获时可能发展出混沌行为，及其对宇宙线到达分布的潜在后果。研究发现，轨迹中的混沌程度与粒子在系统中被俘获的时间相关。该关系由一条幂律描述，可能证明为系统固有的特征。此外，到达分布图显示出存在不同混沌行为的区域，这可构成宇宙线图中的时间变异性来源，并可能对理解地球上的各向异性至关重要。