آنالیز و شبیه سازی انتشار پرتوهای کیهانی در محیط کهکشانی فراکتالی و همگن

طیف انرژی پرتوهای کیهانی طبق توزیع قانون توانی و شامل دو خصوصیت به نام زانو و قوزک است. چندین مدل برای توصیف زانو و قوزک وجود دارد، مانند مدل شوک شتاب دهنده، مدل منابع فراکهکشانی و مدل های انتشار که در اینجا به روی آنها تمرکز می کنیم. در این مقاله، ابتدا مسیر حرکت پرتوهای کیهانی با انرژی eV ۱۰۱۷ را از مرکز کهکشان برای هر دو مدل پخش عادی و غیرعادی شبیه سازی کردیم، تا تفاوت انتشار در محیط همگن و محیط فراکتالی را نشان دهیم. شبیه سازی ها نشان می دهد، انتشار عادی پرتوهای کیهانی در محیط کهکشانی زمان اقامت طولانی تر و چگالی انرژی بیشتری نسبت به انتشار غیرعادی ارائه می دهد. در این مقاله از برنامه ای استفاده کردیم که انتشار پرتوهای کیهانی را در یک مدل ساده میدان مغناطیسی کهکشانی، مطابق با همان محیط، شبیه سازی می کند و از تکنیک های تعریف شده در کلی و همکاران (۲۰۰۰) و کلی (۲۰۰۲) استفاده شده است. سپس زمان اقامت کهکشانی ذرات با انرژی های مختلف را در انتشار غیرعادی به دست آوردیم. نتایج تطابق خوبی با نظر لاگوتین دارد. لاگوتین و همکاران (۲۰۰۱ب) عنوان می کند زانو ناشی از انتشار غیرعادی ذرات در محیط کهکشانی فراکتالی است. به عبارت دیگر، زانو می تواند به علت مسافت های آزاد طولانی پرتوهای کیهانی بین ناهمگنی های میدان های مغناطیسی در محیط کهکشانی باشد و همچنین از این حقیقت باشد که ذرات می توانند در این میدان های مغناطیسی به مدت طولانی به دام بیفتند. این مقاله برای فهم این که خصوصیات طیفی در طیف انرژی پرتوهای کیهانی می تواند ناشی از طبیعت فراکتالی محیط کهکشانی باشد، مفید خواهد بود.

کلیدواژه ها:

انتشار عادی ، انتشار غیرعادی ، پرتوهای کیهانی ، محیط کهکشانی فراکتالی ، میدان مغناطیسی کهکشانی