银河系中高能宇宙射线的数值传播 I：技术问题

我们展示了能量高于$10^{15}$eV 的宇宙射线在复杂磁场中传播的数值模拟结果，该磁场通常由大尺度分量和湍流分量组成。我们研究了多种构型，它们可能代表银河系真实磁场的特定方面，尽管本研究的主要目的并非实现银河系传播的真实描述，而是评估定义这一复杂传播问题的几种效应的作用。我们在第二篇论文中将展示我们在银河系中的宇宙射线模拟结果。我们识别出几种效应在纯扩散方法中难以解释，但它们在银河系复杂磁场中的宇宙射线传播中起着至关重要的作用。我们详细讨论了将我们的结果外推至数据可用的更低能量（涉及银河系中宇宙射线的约束时间）的问题。约束时间及其对粒子刚度的依赖性是关键要素，用于：1) 将源谱与观测到的宇宙射线谱联系起来；2) 量化散裂产生的轻元素；3) 预测各向异性随能量的变化。