Флуктуации и анизотропия космических лучей в Галактике

• Автор: Никулин, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 89 с.

Содержание
Введение
Глава 1. Распределения по числу частиц в Галактике в модели случайных дискретных источников
1.1. Эффекты, приводящие к анизотропии космических лучей у Земли
1.2. Диффузионная модель распространения космических лучей
1.3. Флуктуации космических лучей, связанные со случайным характером источников . ;
1.4. Модель точечных источников влияния
1.5. Характеристическая функция распределения по числу частиц
1.6. Распределение по току
1.7. Выводы главы 1
Глава 2. Флуктуации и анизотропия космических лучей в Галактике в модели случайно распределенных дискретных источников
2.1. Флуктуации числа частиц и анизотропия космических лучей
в Галактике
2.2. Зависимость анизотропии от энергии в модели случайных дискретных источников
2.3. Флуктуации космических лучей от близких галактических источников
2.3.1. Метод расчета
2.3.2. Распределение по числу частиц от «ближайшего» источника
2.3.3. Наиболее вероятное положение источника, вносящего наибольший вклад в концентрацию космических лучей в точке наблюдения
2.4. Чувствительность результатов к параметрам модели
2.4.1. Чувствительность параметра а устойчивого распределения

2.4.2. Чувствительность положения ближайшего источника
к параметрам модели
2.5. Выводы главы
Глава 3. Распространение космических лучей в среде фрактального типа
3.1. Уравнение диффузии частиц во фрактальной среде
3.2. Протон-ядерная компонента космических лучей в среде фрактального типа
3.2.1. Точечный мгновенный источник
3.2.2. Точечный импульсный источник
3.3. Спектр протон-ядерной компоненты космических лучей в модели аномальной диффузии
3.4. Анизотропия космических лучей в модели аномальной диффузии
3.5. Выводы главы
Заключение
Глава А. Элементы теории устойчивых распределений
А.1. Устойчивые распределения и их свойства
A.l.l. Устойчивые распределения как предел сумм независимых случайных величин
А.1.2. Виды представлений характеристических функций устойчивых распределений
А.1.3. Свойства устойчивых распределений
А.1.4. Представление устойчивых законов интегралами и рядами
А.2. Сферически-симметричные устойчивые распределения
А.З. Оценка параметров устойчивых распределений
А.4. Алгоритм моделирования случайных величин, распределенных по устойчивому закону
Литература
Введение
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Одним из центральных вопросов астрофизики космических лучей является проблема их происхождения. Сегодня имеются веские основания полагать, что космические лучи с энергией Е < 1017 эВ имеют, в основном, галактическое происхождение. Считается, что наиболее вероятными источниками космических лучей, удовлетворяющими энергетическим требованиям, являются вспышки сверхновых [1-6]. К настоящему времени на больших экспериментальных установках (AGASA, Fly’s Eye, Якутская установка) накоплена достаточно большая статистика по космическим лучам сверхвысоких (Е > 1018 эВ) и ультравысоких (Е > 102° эВ) энергий, превосходящих порог чернотельного обрезания для протонов (Е = 5 1019 эВ) [7-12]. Вопрос о природе источников частиц таких энергий еще не решен [4,10,13-22], при этом рассматриваются как галактические, так и метагалактические модели происхождения (см., например [19,23]). Если после анализа части данных сообщалось о корреляции направлений прихода частиц с Е > 1019 эВ с направлением на супер-галактическую плоскость, то анализ всех данных, выполненный группой AGASA, свидетельствуют об изотропном распределении космических лучей сверхвысоких энергий [12].
Вопрос об источниках космических лучей с Е < 1017 эВ тоже не может пока считаться окончательно решенным. Существующее в настоящее время объяснение излома — укручения в спектре первичного космического излучения при Е = 3 1015 эВ связывают с уменьшением эффективности удержания частиц высоких энергий в Галактике, что в свою очередь предполагает большое время жизни (107 4- 108 лет) протон-ядерной ком-

Глава 2 Флуктуации и анизотропия космических лучей в Галактике в модели случайно распределенных дискретных источников
Выше мы показали, что распределения по числу частиц и току частиц в Галактике принадлежат к классу устойчивых законов. В случае таких распределений дисперсия не является мерой флуктуаций. Для оценки флуктуаций необходимо использовать некоторую характерную ширину распределения. В данной главе, основываясь на свойствах устойчивых распределений, мы исследуем зависимость относительных флуктуаций числа частиц и анизотропии космических лучей от параметров задачи в модели равномерно распределенных дискретных случайных источников.
2.1. Флуктуации числа частиц и анизотропия космических лучей в Галактике
Для расчета относительных флуктуаций числа частиц и анизотропии космических лучей в используемой модели необходимо знание распределений по числу частиц и току. В Главе 1 показано, что эти распределения принадлежат к классу устойчивых законов. В общем случае плотности вероятности устойчивых распределений не выражаются через элементарные функции; аналитическое представление имеют только характеристические функции этих распределений (см. Приложение). Поэтому, для анализа относительных флуктуаций нами были найдены плотности устойчивых распределений, соответвующих нашей задаче: одномерный односто-