New cosmic ray transport effects from the mirror force in inhomogeneous magnetic fields

非均匀磁场中镜像力带来的新宇宙射线传输效应

基本信息

项目摘要

The parallel component of the mirror force in non-uniform large-scale guide magnetic fields gives rise to coherent convection of cosmic ray particles in particle position and momentum, referred to as adiabatic focusing and focused acceleration. Adiabatic focusing causes spatial particle streaming with a speed $\kapp /L$, given by the ratio of the parallel spatial diffusion coefficient and the focusing length $L$, along the guide field even in a medium at rest. Focused acceleration causes particle convection in momentum space, representing a 1st order Fermi particle acceleration mechanism for negative values of the product $H_cL<0$, where the cross helicity $H_c$ characterizes the excess of forward over backward moving plasma waves in the medium. Positive values of the cross helicity occur particularly in the upstream region of cosmic shock waves, because the upstream precursor distribution function of accelerated cosmic ray particles amplifies (damps) the forward- (backward-) propagating plasma waves. In a converging ($L<0$) guide magnetic field, as expected for the more than 70 galactic supernova remnants in close physical contact with massive molecular clouds, the efficient upstream focused acceleration can explain why they are efficient particle accelerators and strong emitters of high-energy GeV and TeV photons. It is proposed to improve the cosmic ray transport theory in the presence of focused transport and acceleration, provide new analytical solutions for the resulting time-dependent and stationary telegraph transport equation for realistic finite scattering regions, and to explore the favorable conditions for efficient particle acceleration in cosmic shock waves near massive molecular clouds. A further application is concerned with the explanation of the rising positron fraction in galactic cosmic rays.
非均匀大尺度引导磁场中镜像力的平行分量引起宇宙线粒子在粒子位置和动量上的相干对流,称为绝热聚焦和聚焦加速。绝热聚焦导致空间粒子流的速度为$\kapp /L$,由平行的空间扩散系数和聚焦长度$L$的比率给出,沿着引导场,即使在静止的介质中。聚焦加速引起动量空间中的粒子对流,代表一阶费米粒子加速机制,其中交叉螺旋度H_c表征介质中向前运动的等离子体波超过向后运动的等离子体波。正值的交叉螺旋度发生在宇宙冲击波的上游区域,特别是因为加速宇宙射线粒子的上游前体分布函数放大(阻尼)向前(向后)传播的等离子体波。在一个会聚的($L<0$)引导磁场中,正如对70多个与大质量分子云密切物理接触的银河系超新星遗迹所预期的那样,有效的上游聚焦加速可以解释为什么它们是有效的粒子加速器和高能GeV和TeV光子的强发射体。提出了改进宇宙线输运理论中存在的聚焦传输和加速,提供新的解析解的时间相关的和固定的电报传输方程的现实有限的散射区域,并探讨有效的粒子加速的有利条件,在宇宙冲击波附近的大质量分子云。另一个应用是关于银河宇宙射线中正电子比例上升的解释。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
THE TELEGRAPH APPROXIMATION FOR FOCUSED COSMIC-RAY TRANSPORT IN THE PRESENCE OF BOUNDARIES
  • DOI:
    10.1088/0004-637x/806/2/217
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Litvinenko;F. Effenberger;R. Schlickeiser
  • 通讯作者:
    Y. Litvinenko;F. Effenberger;R. Schlickeiser
PION PRODUCTION MOMENTUM LOSS OF COSMIC RAY HADRONS
宇宙射线强子的π介子产生动量损失
  • DOI:
    10.1088/0004-637x/802/2/114
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Krakau;Schlickeiser
  • 通讯作者:
    Schlickeiser
EXPLANATION OF THE SPECTRAL HARDENING OF RELATIVISTIC GALACTIC COSMIC-RAY PROTONS
  • DOI:
    10.1088/0004-637x/811/1/11
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Krakau;R. Schlickeiser
  • 通讯作者:
    S. Krakau;R. Schlickeiser
EFFECTS OF LATITUDINALLY DEPENDENT SOLAR WIND SPEED ON DIFFUSION COEFFICIENTS OF COSMIC RAYS IN THE PRESENCE OF ADIABATIC FOCUSING
  • DOI:
    10.1088/0004-637x/800/2/117
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.-Q. He;R. Schlickeiser
  • 通讯作者:
    H.-Q. He;R. Schlickeiser
MODIFICATION OF THE PARALLEL SCATTERING MEAN FREE PATH OF COSMIC RAYS IN THE PRESENCE OF ADIABATIC FOCUSING
  • DOI:
    10.1088/0004-637x/792/2/85
  • 发表时间:
    2014-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.-Q. He;R. Schlickeiser
  • 通讯作者:
    H.-Q. He;R. Schlickeiser
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Reinhard Schlickeiser其他文献

Professor Dr. Reinhard Schlickeiser的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Reinhard Schlickeiser', 18)}}的其他基金

Generation and Evolution of Fluctuations in a Non-equilibrium Solar Wind Plasma
非平衡太阳风等离子体波动的产生和演化
  • 批准号:
    315239725
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Kinetic theory of linear fluctuations in magnetized and unmagnetized collisionfree plasmas
磁化和非磁化无碰撞等离子体线性波动的动力学理论
  • 批准号:
    275578165
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Intergalactic magnetic fields and plasma effects of relativistic pair beams from photon-photon-absorption of the TeV emission of cosmological blazars
宇宙耀变体 TeV 发射的光子-光子吸收产生的相对论对光束的星系间磁场和等离子体效应
  • 批准号:
    268773749
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Cosmic Rays in super Bubbles
超级气泡中的宇宙射线
  • 批准号:
    286923936
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Nonthermal flaring of cosmic objects: Modelling photon and particle radiation
宇宙物体的非热耀斑:模拟光子和粒子辐射
  • 批准号:
    170580336
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Self-generated electromagnetic fields: Instabilities and energetic charged particle beams
自生电磁场:不稳定性和高能带电粒子束
  • 批准号:
    50356299
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Generation and amplification of cosmic magnetic fields by kinetic plasma instabilities
动力学等离子体不稳定性产生和放大宇宙磁场
  • 批准号:
    84088448
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Cosmological magnetic field generation by the Weibel instability
韦贝尔不稳定性产生的宇宙磁场
  • 批准号:
    13800257
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
The Physics of Blazar Spectral Energy Distributions and Variability
耀变体光谱能量分布和变化的物理学
  • 批准号:
    5449605
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Time-dependent transport of energetic charged particles in the dynamical heliosphere
动态日光层中高能带电粒子的时间依赖性传输
  • 批准号:
    5307906
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

利用COSMIC掩星资料研究电离层赤道不规则体统计特性
  • 批准号:
    41874185
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用GNSS掩星技术监测ENSO信号在大气层的传播
  • 批准号:
    41774032
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    69.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于地基GNSS和COSMIC掩星观测资料的区域电离层模型精化方法
  • 批准号:
    41761089
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于GPS无线电掩星观测的全球偶发E层形态学研究
  • 批准号:
    41064003
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
低太阳活动条件下中低纬电离层剖面结构
  • 批准号:
    41074112
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    49.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: Using New Ice Cores from Dome C to Test the Assumption of a Constant Galactic Cosmic Ray Flux and Improve Understanding of the Holocene Methane Budget
合作研究:利用 Dome C 的新冰芯测试银河系宇宙射线通量恒定的假设并提高对全新世甲烷收支的理解
  • 批准号:
    2146132
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Using New Ice Cores from Dome C to Test the Assumption of a Constant Galactic Cosmic Ray Flux and Improve Understanding of the Holocene Methane Budget
合作研究:利用 Dome C 的新冰芯测试银河系宇宙射线通量恒定的假设并提高对全新世甲烷收支的理解
  • 批准号:
    2146134
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Using New Ice Cores from Dome C to Test the Assumption of a Constant Galactic Cosmic Ray Flux and Improve Understanding of the Holocene Methane Budget
合作研究:利用 Dome C 的新冰芯测试银河系宇宙射线通量恒定的假设并提高对全新世甲烷收支的理解
  • 批准号:
    2146133
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Using New Ice Cores from Dome C to Test the Assumption of a Constant Galactic Cosmic Ray Flux and Improve Understanding of the Holocene Methane Budget
合作研究:利用 Dome C 的新冰芯测试银河系宇宙射线通量恒定的假设并提高对全新世甲烷收支的理解
  • 批准号:
    2146131
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Pioneering ultrahigh-energy cosmic ray astronomy using new air-fluorescence telescope array
使用新型空气荧光望远镜阵列开创超高能宇宙射线天文学
  • 批准号:
    21H04470
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Cosmic-ray Antinuclei as Messengers of New Physics
宇宙射线反核作为新物理学的使者
  • 批准号:
    2013228
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Search for cosmic PeV particle accelerators using a new cosmic-ray observatory in Andes highland
使用安第斯高地的新宇宙射线观测站寻找宇宙 PeV 粒子加速器
  • 批准号:
    19H00678
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
An energy calibration of ultrahigh-energy cosmic ray observatories using new air-fluorescence telescopes
使用新型空气荧光望远镜对超高能宇宙线观测站​​进行能量校准
  • 批准号:
    18KK0381
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
A study of systematic uncertainties on ultrahigh-energy cosmic ray observation using new fluorescence detector
新型荧光探测器超高能宇宙线观测系统不确定性研究
  • 批准号:
    18H01225
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Measurement of omni-directional momentum spectra of cosmic ray muons using a new type of nuclear emulsion films
利用新型核乳胶膜测量宇宙线μ子全向动量谱
  • 批准号:
    18K13564
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了