Вот, собственно, гипотеза Трубникова о механизме ускорения "забарьерных" частиц:
_________________________________________________________________________________________
Б.А. Трубников, В.П. Власов
4. «СЕРФИНГОВЫЙ» МЕХАНИЗМ УСКОРЕНИЯ ГКЛ.
ДЖЕТЫ КАК МГД СОПЛА
Космические лучи (КЛ) были открыты в начале прошлого века. В настоящее время считается, что частицы с энергией до эВ возникают в Галактике при взрывах сверхновых звезд. При этом образуется ударная волна, и ускорение частиц происходит по механизму Ферми в процессе многократного прохождения ими через фронт этой волны. Но в КЛ наблюдаются частицы с энергиями до эВ, траектории которых, в отличие от траекторий частиц с энергиями до эВ, не искажаются галактическими магнитными полями. Какой механизм их ускорения? Этот вопрос является одним из центральных в астрофизике КЛ, и пока нет общепринятого ответа на него. Наблюдаемый энергетический спектр КЛ в области энергий масштаба эВ имеет спад-излом. До и после излома спектр является спадающим по степенному закону с показателем . Общепринятое объяснение излома состоит в том, что частицы (протоны) с подобными энергиями при столкновениях с реликтовыми фотонами теряют часть своей энергии на рождение электронно-позитронных пар. В ряде работ разных авторов (например, [5], [6]) показано, что для согласования теории с экспериментом следует взять для показателя значения в интервале 2.7 – 2.75. Ранее в пинчевом механизме ускорения частиц нами аналитически получен подобный спектр с . Мы полагаем, что подобные пинчи образуются при космических гамма-всплесках, которые, как принято считать, возникают при слияниях нейтронных звезд. В рамках инициативного проекта по пинчевому механизму генерации космических лучей были опубликованы работы [6’,7’]
Однако вопрос о источнике КЛ с энергиями более эВ и механизме их ускорения остается открытым. Так в гипотезе “top-down” (см., например, [7]) предполагается, что источником этих частиц служит распад гипотетических сверхтяжелых частиц темного вещества. А в работе [8] рассматривается конверсионный механизм ускорения, в котором главную роль играет взаимодействие ускоренных частиц с фотонными полями джета (струйный выброс из нейтронных звезд и черных дыр). В нем нейтральная частица обгоняет фронт ударной волны и движется прямолинейно до момента столкновения с -квантом, в результате которого она превращается в заряженную. Затем она разворачивается магнитным полем навстречу движущемуся фронту волны, пересекает его и получает от волны энергию. После этого она сталкивается с -квантом и превращается в нейтральную, а затем весь процесс может повториться. Это и приводит к набору энергии частицей.
В [6] считается, что источниками КЛ высоких энергий являются космические джеты; ранее мы также высказывали это предположение, рассматривая джеты как космические пинчи (см. [9]). В рамках инициативного проекта нами был предложен и рассмотрен еще один механизм ускорения КЛ в джетах (cм. [8’,9’]). В этом механизме вращающаяся черная дыра за счет сил гравитации вовлекает во вращение плазму джета, а также вмороженное в нее магнитное поле. Рассматривается джет, у которого шаг силовых линий магнитного поля увеличивается с удалением от поверхности черной дыры. В этом случае нормаль к силовой линии имеет составляющую вдоль оси джета (при постоянном шаге ее нет), которая, как показано, приводит к ускорению некоторой части частиц по своеобразному механизму «серфинга», в котором винтовое магнитное поле выступает в роли «гребного вала». Этот механизм требует предварительного разгона частиц до достаточно большой энергии, при которой релятивистский ларморовский радиус частицы был бы больше шага силовой линии. Из этого условия получаем, что начальная энергия частицы должна быть больше величины = , где - радиус джета, е- заряд протона, В- магнитное поле (для масштаба радиуса орбиты Земли, Гс получаем эВ). Частицы с подобными энергиями затем вовлекаются в серфинг. Источником первоначального (до серфинга) ускорения частиц является перетяжка джета, формирующаяся у его основания из-за дифференциального вращения аккреционного диска, пронизанного силовыми линиями магнитного поля. Форма перетяжки и условия в ней таковы, что ее можно рассматривать как МГД сопло Лаваля, в котором и происходит первоначальное ускорение частиц.
Цитируемая литература.
1. С. К Жданов., Б. А. Трубников, Квазигазовые неустойчивые среды, Наука, Москва (1991).
2. B. A. Trubnikov, S. K. Zhdanov, S. M. Zverev, Hydrodynamics of Unstable Media, CRC Press, USA (1996).
3. Debnath U.” Modified Chaplygin gas and Accelerated Universe”, 10. V.P. Vlasov, Relativistic generalisation of quasi-Chaplygin equations, book of abstracts EPS-13 “Beyond Einstein – Physics of 21 Centure”, 2005, July 11-15, Bern
4. В. П. Власов, С. К. Жданов, Б. А. Трубников, Письма в ЖЭТФ 49, 581 (1989).
5. Berezinsky V. S., Ultra-High Energy Cosmic Rays, Rep. on Lomonosov Session, Moscow, MSU, 2005
6. Б. А. Хренов, М.И. Панасюк, Природа 2, 17, 2006
7. Berezinsky V. Nucl. Phys. B:| Proc. Suppl. 81, 311 (2000)
8. Е.В. Деришев, В.В. Кочаровский, Вл.В. Кочаровский // УФН, 2007, №3, с.323.
9. Б. А. Трубников, УФН т.160, вып.12, с.167 (1990)