非线性湍流发电机放大磁场中的宇宙射线扩散

宇宙射线（CRs）在湍流磁场中的扩散对于理解各种天体物理过程至关重要。我们研究了在缺乏强平均磁场的情况下，非线性湍流发电机放大磁场中的宇宙射线扩散。通过测试粒子模拟，我们识别出三种不同的宇宙射线扩散机制：镜像扩散、漫游扩散和磁矩散射（MMS）。在发电机放大磁场的高度不均匀分布下，我们发现宇宙射线的扩散也是空间不均匀的。我们的结果表明，低能宇宙射线倾向于在强磁场区域经历镜像扩散和漫游扩散，而在弱磁场区域经历MMS扩散。前两种扩散机制在低能宇宙射线中起着更重要的作用，导致整体宇宙射线平均自由程相对较弱的能量依赖性。相反，高能宇宙射线主要经历MMS扩散，其中在强磁场中不完全的粒子回旋比小尺度场缠结/反转的非共振散射更具显著影响。与低能宇宙射线相比，高能宇宙射线在空间中的限制更差，其平均自由程具有更强的能量依赖性。我们强调非线性湍流发电机中磁场不均匀性在造成宇宙射线不同扩散行为方面的基础性作用，这与亚阿尔芬流体动力学湍流中的扩散行为不同。