利用 GEANT4 模拟相对论性逃逸电子雪崩与反馈机制
等离子体物理
2016-05-26 v1 空间物理
摘要
本文首次使用 GEometry ANd Tracking 4 (GEANT4) 工具包，对与地球伽马射线闪 (TGFs) 及雷暴高能粒子发射相关的其他模拟结果进行定量比较。我们将研究相对论性逃逸电子雪崩 (RREA) 和相对论性反馈过程，以及逃逸电子 (REs) 产生轫致辐射光子的过程。蒙特卡罗 (MC) 模拟考虑了电子电离、电子-电子 (Møller) 散射、电子-正电子 (Bhabha) 散射、轫致辐射过程以及电子对产生，能量范围为 eV 至 GeV。我们的结果表明，在 RREA 发展过程中以及反馈影响下的电子倍增，与先前的估计一致。这对于验证 GEANT4 作为模拟均匀电场中 RREA 和反馈的工具具有重要意义。我们还确定了轫致辐射光子与高能电子的比率 。进而表明，该比率对电场有依赖性，可通过雪崩时间 和轫致辐射系数 来表达。此外，我们比较了使用“标准”物理列表和“低能”物理列表进行的 GEANT4 模拟，两者均在 keV 至 GeV 能量范围内得到验证。该比较表明，GEANT4 模拟中所用物理列表的选择对结果有显著影响。
引用
@article{arxiv.1605.07771,
title = {Modeling the relativistic runaway electron avalanche and the feedback mechanism with GEANT4},
author = {Alexander Broberg Skeltved and Nikolai Østgaard and Brant Carlson and Thomas Gjesteland and Sebastien Celestin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.07771},
year = {2016}
}