다중상태 우주선 확산: 조화 평균이 지배하는 비균질 매질의 새로운 이론

초록

본 논문은 공간적으로 크게 변동하는 확산계수를 갖는 다중상(다상) 매질에서 우주선(CR)의 전파를 이론적으로 다룬다. 장기적으로는 CR 전파가 확산적으로 진행되지만, 평균 확산계수는 지역별 확산계수의 조화 평균으로 결정된다. 중간 시간대에는 저확산 영역이 고확산 영역을 방해하면서 일시적인 서브디퓨전 현상이 나타난다. 두 상으로 구성된 모델에서는 패치 크기 분포의 스펙트럼 지수가 서브디퓨전 정도를 좌우하고, 적당한 수직 확산이 존재할 때만 에너지 의존성이 변한다.

상세 분석

이 연구는 1차원 자기장선에 얽힌 우주선이 공간적으로 변동하는 확산계수 κ(x) 를 경험한다는 가정 아래, 확산 방정식 ∂ₜn = ∂ₓ