面向任意湍流磁场的 Cosmic Ray 传输：基于 CRPropa 的随机微分方程求解器
高能天体物理现象
2024-10-03 v1
摘要
本文提出一种新代码，显著扩展了 CRPropa 对任意湍流磁场中带电宇宙射线 ensemble 平均传输的建模能力。该软件基于求解一组随机微分方程(SDEs)。在本工作中，我们详细说明了如何将通常以偏微分方程形式给出的传输方程转化为 Fokker-Planck 方程，并进一步转化为相应的 SDEs。此外，完成了算法的详细测试，并比较了不同来源的不确定性。因此，本工作在一定程度上作为使用基于 CRPropa 框架的新型广义 SDE 求解器的现有及新兴工作的技术参考。另一方面，新的灵活性使我们能够实现首批持续粒子注入和聚焦泥浆角扩散的测试案例。对于后者，我们展示了聚焦泥浆角扩散导致的场线沿方向漂移速度由泥浆角扩散方程的固定点决定。
引用
@article{arxiv.2410.01472,
title = {Modeling Cosmic-Ray Transport: A CRPropa based stochastic differential equation solver},
author = {Lukas Merten and Sophie Aerdker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.01472},
year = {2024}
}