磁流体力学湍流中的宇宙线输运

本文研究磁流体力学（MHD）湍流中的宇宙线（CR）输运。CR 输运强烈依赖于磁湍流的性质。我们进行测试粒子模拟来研究 CR 与总 MHD 湍流及分解的 MHD 模式之间的相互作用。由湍流中测试粒子轨迹计算出空间扩散系数与俯仰角散射扩散系数。我们的结果确认快模主导 CR 传播，而 Alfvén 与慢模效率低得多且显示出相似的俯仰角散射率。我们考察了大尺度与小尺度上的跨场输运。在大/全局尺度上，观察到正常扩散，且扩散系数相较于平行扩散系数被抑制了 $M_A^\zeta$，其中 $\zeta$ 在 Alfvén 模中比在总湍流中更接近 4，与理论预期一致。对于小于湍流注入尺度的 CR 输运，采用了局域与全局磁参考系。在所有情形中此类小尺度上均观察到超扩散。特别地，Alfvén 模中的 CR 输运在局域参考系中显示出清晰的 Richardson 扩散。我们的结果对各类天体物理环境中的 CR 具有广泛应用。