Перенос заряджених частинок високих енергій у турбулентних магнітних полях геліосфери
Особливість розробки головної моделі магнітогідродинамічної турбулентності зі спонтанним порушенням симетрії. Основна характеристика побудови дифузійної і кінетичної моделей поширення та прискорення частинок у гіротропному і негіротропному середовищах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.08.2015 |
| Размер файла | 73,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Стеглик М. Перенос заряженных частиц высоких энергий в турбулентных магнитных полях гелиосферы. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.03.03 - Гелиофизикa и физика Солнечной системы. - Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2009.
Диссертация посвящена исследованию свойств турбулентности в межпланетном пространстве и влиянию межпланетных магнитных полей на распространение частиц космических лучей (КЛ). Полученные результаты развивают концепцию гелиосферы, как турбулентной среды со случайным магнитным полем (МП), в котором движутся заряженные частицы, причем турбулентные магнитные поля обусловливают процессы диффузии, рассеяния и ускорения частиц. В диссертации разработаны и детально рассмотрены модели турбулентных полей, исходя из "первых принципов", разработаны модели диффузионного распространения частиц в этих полях, развита последовательная кинетическая теория переноса и рассеяния космических лучей и модель стохастического ускорения частиц в магнитогидродинамической (МГД) турбулентности. Показано, что кинетические коэффициенты переноса частиц КЛ определяются конкретным видом спектра турбулентности межпланетной среды.
Построены модели развитой турбулентности в рамках теоретико-полевого подхода. Проверена устойчивость (колмогоровского) режима и найдена зависимость критического значения размерности пространства от параметров анизотропии накачки энергии. Исследована гиротропная и негиротропная МГД турбулентность, найден, в рамках двойного разложения (е, д=d-2), кроме кинетического режима также и “магнитный” режим и определена область устойчивости турбулентности в зависимости от размерности d пространства. Показано, что проблему неустойчивисти гиротропной МГД турбулентности удается решить при помощи спонтанного нарушения симметрии с последующим возникновением однородного магнитного поля. Это явление сопровождается возникновением альфа-эффекта, который играет важную роль в теории динамо и в процессе ускорения частиц. Впервые построена модель турбулентности на основе принципа максимальной хаотичности и найдено соотношение, связывающее спиральность турбулентной среды с константой Колмогорова. Найдена четырех-параметрическая масштабная спектральная функция энергии. Данный принцип впервые обобщен на турбулентность в энергосодержащей области волновых чисел, и на этой основе рассчитана константа Колмогорова.
Построена последовательная дрейфовая теория распространения частиц в гелиосфере, в рамках которой найдены коэффициенты поперечной и питч-угловой диффузии. Найдены решения уравнения Фоккера-Планка, описывающего распространение космических лучей, с точностью до второго порядка по величине питч-угла. Дрейфовая теория обобщена на случай наличия спиральности межпланетного магнитного поля и ненулевого отношения гирорадиуса частицы к характерному размеру магнитных неоднородностей и исследовано влияние спиральности среды на питч-угловую диффузию частиц и на пространственную диффузию КЛ поперек регулярного магнитного поля. На основе уравнения Больцмана развита кинетическая теория распространения солнечных КЛ в турбулентной гелиосфере, которая применима для описания распространения частиц с произвольной величиной транспортного пробега. Найдены функции Грина кинетического уравнения в одномерном и трехмерном случаях. Получены решения для изотропной и мононаправленной инжекции частиц, которые обобщены на случай продолжительной инжекции частиц с произвольным угловым распределением, а также заданной диаграммой приема детектора КЛ. Показано, что кинетический подход правильно описывает наблюдаемые временные профили интенсивности анизотропных потоков солнечных космических лучей, а именно, первичный всплеск нерассеянных частиц, с последующим плавным максимумом многократно рассеянных частиц. Полученные решения кинетического уранения были использованы при исследовании анизотропной вспышки солнечных КЛ и определении параметров инжекции частиц на Солнце. Найдены соотношения, связывающие спектральную функцию турбулентного магнитного поля со спектром кросс-корреляционного вектора интенсивности КЛ и осцилляций МП. Проведено детальное сравнение теоретических предсказаний со значениями соответствующих величин, рассчитанными на основе наблюдательных данных по интенсивности КЛ и напряженности межпланетного магнитного поля.
Показано, что в турбулентной, гиротропной среде возникает ускорение частиц, обусловленное альфа-эффектом. Проведено сравнение этого нового типа ускорения КЛ, возникающего вследствие генерации крупномасштабного электрического поля в замагниченной анизотропной плазме, со статистическим ускорением Ферми. Показано, что альфа-ускорение зависит от спиральности среды и от энергетической зависимости транспортного пробега частицы, причем данный механизм ускорения оказывается эффективным для солнечных космических лучей с кинетической энергией до ~ 100 МэВ. Найден вид энергетического спектра солнечных КЛ, ускоренных вследствие альфа-эффекта, и его эволюция со временем.
Ключевые слова: космические лучи, межпланетное магнитное поле, солнечный ветер, магнитная гидродинамика, турбулентность, спиральность, диффузия, ускорение частиц, альфа-эффект.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Зв'язок важких заряджених частинок з речовиною. До важких частинок відносяться частинки, маси яких у сотні разів більші за масу електрона. Вільний пробіг важких заряджених частинок у речовині. Взаємодія електронів, нейтронів з речовиною. Кулонівська сила.
реферат [51,0 K], добавлен 12.04.2009Шляхи становлення сучасної фізичної картини світу та мікросвіту. Єдині теорії фундаментальних взаємодій. Фізичні закони збереження високих енергій. Основи кваліфікації суб’ядерних частинок; кварковий рівень матерії. Зв’язок фізики частинок і космології.
курсовая работа [936,1 K], добавлен 06.05.2014Система броунівських частинок зі склеюванням. Еволюція важкої частинки в системі броунівських частинок зі склеюванням. Асимптотичні властивості важкої частинки. Асимптотичні властивості випадкового процесу. Модель взаємодіючих частинок на прямій.
дипломная работа [606,9 K], добавлен 24.08.2014Взаємодія заряджених частинок з твердим тілом, пружні зіткнення. Види резерфордівського зворотнього розсіювання. Автоматизація вимірювання температури підкладки. Взаємодія атомних частинок з кристалами. Проведення структурних досліджень плівок.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 21.05.2015Відкриття нових мікроскопічних частинок матерії. Основні властивості елементарних частинок. Класи взаємодій. Характеристики елементарних частинок. Елементарні частинки і квантова теорія поля. Застосування елементарних частинок в практичній фізиці.
реферат [31,1 K], добавлен 21.09.2008Види класифікації елементарних частинок, їх поділ за статистичним розподілом Фермі-Дірака та Бозе-Ейнштейна. Види елементарних взаємодій та їх характеристика. Методи дослідження характеристик елементарних частинок. Особливості використання прискорювачів.
курсовая работа [603,0 K], добавлен 11.12.2014Загальне поняття про будову лічильника Гейгера-Мюллера, його призначення. Функції скляного віконця трубки. Процес реєстрації нейтронів. Історія винаходу лічильника. Камера Вільсона як детектор треків швидких заряджених частинок. Процес конденсації пари.
презентация [339,3 K], добавлен 15.04.2013Вивчення законів, на яких ґрунтується молекулярна динаміка. Аналіз властивостей та закономірностей системи багатьох частинок. Огляд основних понять кінетичної теорії рідин. Розрахунок сумарної кінетичної енергії та температури для макроскопічної системи.
реферат [122,5 K], добавлен 27.05.2013Визначення поняття сцинтиляційного спектрометра як приладу для реєстрації і спектрометрії частинок. Основні методи спостереження та вивчення зіткнень і взаємних перетворень ядер і елементарних частинок. Принцип дії лічильника Гейгера та камери Вільсона.
презентация [975,1 K], добавлен 17.03.2012Квантова механіка описує закони руху частинок у мікросвіті, тобто рух частинок малої маси (або електронів атома) у малих ділянках простору і необхідна для розуміння хімічних і біологічних процесів, а значить для розуміння того, як ми улаштовані.
реферат [162,5 K], добавлен 22.03.2009Сутність і основні характерні властивості магнітного поля рухомого заряду. Тлумачення та дія сили Лоуренца в магнітному полі, характер руху заряджених частинок. Сутність і умови появи ефекту Холла. Явище електромагнітної індукції та його характеристики.
реферат [253,1 K], добавлен 06.04.2009Проходження важких ядерних заряджених частинок через речовину. Пробіг електронів в речовині. Проходження позитронів через речовину. Експозиційна, поглинена та еквівалентна дози. Проходження нейтронів через речовину. Методика розрахунку доз опромінення.
курсовая работа [248,4 K], добавлен 23.12.2015Загальна теорія відносності А. Ейнштейна та квантова теорія поля. Поставлені цілі та технічні характеристики великого андронного колайдера. Процес прискорення частинок у колайдері. Плани по використанню на найближчі кілька років та український внесок.
презентация [520,5 K], добавлен 07.11.2010Розрахунок поля електростатичних лінз методом кінцевих різниць; оптичної сили імерсійних лінзи і об'єктива та лінзи-діафрагми. Дослідження розподілу потенціалів у полях цих лінз та траєкторії руху електронів в аксиально-симетричному електричному полі.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 03.01.2014Макроскопічна система - всякий матеріальний об'єкт та тіло, що складається з великого числа частинок. Закриті і відкриті термодинамічні системи. Нульовий, перший, другий та третій початки термодинаміки. Оборотні і необоротні процеси та закон ентропії.
курсовая работа [24,8 K], добавлен 04.02.2009Пилова плазма як квазінейтральний іонізований газ з твердими частинками. Процес зарядки пилової частинки. Визначення дебаєїського радіусу. Конусоподібна структура пилових монодисперсних частинок із полімеру в неоні. Неідеальність пилової компоненти.
курсовая работа [865,3 K], добавлен 21.04.2015Методика розв'язання задачі на знаходження абсолютної швидкості та абсолютного прискорення точки М у заданий момент часу: розрахунок шляху, пройденого точкою за одиничний відрізок часу, визначення відносного, переносного та кутового прискорення пластини.
задача [83,1 K], добавлен 23.01.2012Поняття радіоактивності. Різниця між радіоактивністю і розпадом "компаунд"-ядер, утворених дією деяких елементарних частинок на стабільні ядра. Закономірності "альфа" і "бета" розпаду. Гамма-випромінювання ядер не є самостійним видом радіоактивності.
реферат [154,4 K], добавлен 12.04.2009Дослідження та винаходи, які сприяли формуванню гіпотези про складну будову атома: відкриття субатомних частинок, рентгенівські промені та радіоактивність. Перша модель атома Дж.Дж. Томсона. Планетарна модель Резерфорда. Теорія та постулати Бора.
курсовая работа [985,6 K], добавлен 26.09.2012Поширення світла в ізотопних середовищах. Особливості ефекту відбивання світла. Аналіз сутності ефекту Доплера - зміни частоти і довжини хвиль, які реєструються приймачем і викликані рухом їх джерела і рухом приймача. Ефект Доплера в акустиці та оптиці.
реферат [423,0 K], добавлен 07.12.2010
