基于伊藤微积分的宇宙线星际传播工具（criptic）：同步计算宇宙线输运与观测特征的软件
高能天体物理现象
2022-10-05 v2 星系天体物理
摘要
我们介绍 criptic，即基于伊藤微积分的宇宙线星际传播工具（Cosmic Ray Interstellar Propagation Tool using Itô Calculus），这是一个用于模拟宇宙线在星际介质中传播并计算由此产生的可观测非热辐射的新开源软件包。criptic 求解描述宇宙线输运的 Fokker-Planck 方程，其所适用的尺度大于宇宙线俯仰角近似各向同性的尺度，并将其与对能量范围约 MeV 至约 PeV 的宇宙线能量损失与辐射产生过程的丰富而精确的微观物理处理相耦合。criptic 对宇宙线输运模型以及宇宙线所穿越的背景等离子体状态均刻意保持不可知。它能够求解宇宙线流、扩散或二者任意组合的问题，且描述这些输运过程的系数可以是背景等离子体状态、宇宙线自身属性以及宇宙线场局部积分量（例如局部宇宙线压强或压强梯度）的任意函数。该代码采用 OpenMP-MPI 混合范式并行化，可在现代超级计算机上利用多核与多节点进行快速计算。在此我们描述了代码中使用的数值方法、对微观物理过程的处理，以及我们所执行的代码测试与验证集合。
引用
@article{arxiv.2207.13838,
title = {Cosmic Ray Interstellar Propagation Tool using It\^o Calculus (criptic): software for simultaneous calculation of cosmic ray transport and observational signatures},
author = {Mark R. Krumholz and Roland M. Crocker and Matt L. Sampson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.13838},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 15 figures, accepted to MNRAS; very minor changes from first version. The software described is available from https://bitbucket.org/krumholz/criptic/src/master/, and a users' guide can be found at https://criptic.readthedocs.io/