太阳作为对撞束、电子感应加速器宇宙线工厂

本文提出一种太阳系内（而非河外）宇宙线产生的理论。太阳随时间变化的磁通量连接使太阳（或许还有木星）成为一个天然的、通用的电子感应加速器储存环，具有半无限接受孔径，能够储存并加速反向环流、异号的对撞束。正电子和反质子如何在所有能量下都能有良好代表性的难题，最初可由太阳磁偶极场对任一符号粒子的低能捕获来解释。随后，当磁场偏转与引力偏转相比变得可忽略时，正负粒子束都将从以磁偏转为主到以引力偏转为主的逐渐过渡中存活下来。之后，在足够高能量的QED束-束对撞中产生的反粒子也会被加速。近几十年来，特别是在国际空间站（ISS）上以稳步提升的能量收集到的高质量宇宙线数据，使得对宇宙线产生机制的研究既及时又必要。本文描述了帕克太阳风理论所解释的纵向电场如何使太阳能够充当宇宙线的“助推器”加速器，将最大宇宙线能量提高到足以产生观测到的13个数量级的最大粒子能量，以及维持太阳系内观测到的宇宙线大气平衡所需的能量通量。基于对相对论性哈密顿-雅可比形式的半定量讨论，描述了一种稳态机制，据此，观测到的最高能量宇宙线可能是在以太阳为中心的、短暂但周期性的圆形或半圆形转弯过程中，由帕克纵向电场分量产生的。