混沌磁场中的宇宙射线输运

离子在无组织磁场中的输运是一个重要问题，涉及来自天体体系内外各类天体环境（如星际、星际及更远星系介质）的宇宙射线传播，以及费米加速过程的效率。我们进行了详尽的数值实验，使用蒙特卡洛方法模拟粒子在随机磁场中的传播，以测量平行和垂直空间扩散系数以及随刚性和湍流磁分量强度变化的偏角散射时间。我们确认了在湍流程度较高时，准线性近似对散射频率和平行扩散系数在低刚性下的外推。我们指出，广泛使用的布朗扩散系数即使在平均场消失的极端情况下也无法满足扩散的实际情况。我们发现，当Larmor半径大于湍流相关长度时，扩散仍会发生。我们认为，垂直扩散的效应远大于准线性近似所预测的，似乎与磁场线的混沌扩散相一致。我们给出了作为湍流程度函数的Kolmogorov长度和磁线扩散系数的数值估计。最后我们对结果在天体体系湍流和高能宇宙射线在超新星遗骸、星系气泡以及强大射电星系的喷流和热点中的加速进行了简要讨论。