非均匀介质中的宇宙线输运

本文发展了多相扩散介质中宇宙线输运的理论，特别适用于宇宙线扩散系数存在大空间涨落且可能固有地具有多尺度特征的情况。我们证明，在长时间极限下，宇宙线的输运是扩散性的，其平均扩散系数等于空间变化扩散系数的调和平均值。因此，即使低扩散区域只占据体积中相对较小但非无穷小的部分，宇宙线输运也由这些区域主导。在中间时间尺度上，由于低扩散区域中断了通过高扩散区域的长程飞行，宇宙线会经历瞬态的有效亚扩散。在简化的两相介质情况下，我们表明宇宙线输运亚扩散性的程度和极端性由各相斑块尺寸分布的谱指数控制。最后，我们证明，尽管多相介质强烈影响约束时间，但只有当存在适度（但不过度）的跨磁力线垂直扩散时，它才能改变宇宙线输运的能量依赖性。