磁镜反射中的宇宙射线输运与加速
高能天体物理现象
2025-04-09 v1
摘要
我们分析了宇宙射线（CR）在大于CR拉莫尔半径尺度的磁场结构中的输运。针对多种磁镜反射与小角度散射的组合，我们求解了Vlasov-Fokker-Planck（VFP）方程，并表明：均匀磁场的微小偏差即可引发磁镜反射，将CR输运抑制到与玻姆扩散相当的水平——在此水平上CR平均自由程与CR拉莫尔半径相当。我们的计算表明，激波可以在不需要拉莫尔尺度磁场放大的情况下，将CR加速到Hillas（1984）所预言的能量。这重新开启了这样一种可能性：年轻的超新星遗迹可能将CR加速到PeV能量，甚至可能加速到能谱膝部以上的更高能量。我们对CR加速的讨论限于非相对论性激波。
引用
@article{arxiv.2504.06140,
title = {Cosmic ray transport and acceleration with magnetic mirroring},
author = {A. R. Bell and J. H. Matthews and A. M. Taylor and G. Giacinti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.06140},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 12 pages, 9 figures