Нелокальная (дробно-дифференциальная) модель переноса космических лучей в межзвёздной среде

В.В. Учайкин^†^а, А.Д. Ерлыкин^‡^б, Р.Т. Сибатов^§^в
^аУльяновский государственный университет, ул. Л. Толстого 42, Ульяновск, 432700, Российская Федерация
^бФизический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
^вМосковский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701, Российская Федерация

Математическое моделирование распространения заряженных частиц в межзвёздной среде составляет ключевой аспект физики космических лучей. Совершенствование измерительных систем и обогащение статистики результатами внеземной астрономии стимулируют регулярную ревизию вычислительных моделей. Большинство используемых в настоящее время подходов основано на локальной модели нормальной диффузии, всё чаще становящейся объектом критического анализа. Неудовлетворённость этой моделью порождается, во-первых, её конфликтом с релятивистским принципом ограниченности скорости и, во-вторых, игнорированием специфики пространственных корреляций свойств турбулентной межзвёздной среды. В связи с этим в предыдущей обзорной статье первого автора (УФН 183 1175 (2013)) был высказан ряд соображений в пользу модели переноса космических лучей с применением дробно-дифференциальных операторов. Настоящий обзор продолжает изложение физических и математических особенностей дробно-дифференциальной теории, уделяя большее внимание процедуре включения характеристик межзвёздной среды в нелокальные операторы. Приводятся новые результаты, полученные в рамках такого подхода, производится их сопоставление и обсуждение.

Ключевые слова: космические лучи, нелокальная модель, дробно-дифференциальный оператор, турбулентность, фрактальная среда, энергетический спектр, анизотропия
PACS: 02.50.−r, 05.40.Fb, 98.70.Sa (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.12.039118
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2023/3/a/
Web of Science

001096987300001
Scopus

2-s2.0-85182874677
ADS NASA

2023PhyU...66..221U
Цитата: Учайкин В В, Ерлыкин А Д, Сибатов Р Т "Нелокальная (дробно-дифференциальная) модель переноса космических лучей в межзвёздной среде" УФН 193 233–278 (2023)

BibTexBibNote ® (generic)

BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Русский

English

TY JOUR
TI Nonlocal (fractional-differential) model of cosmic ray transport in the interstellar medium
AU Uchaikin, V. V.
AU Erlykin, A. D.
AU Sibatov, R. T.
PB Uspekhi Fizicheskikh Nauk
PY 2023
JO Uspekhi Fizicheskikh Nauk
JF Uspekhi Fizicheskikh Nauk
JA Usp. Fiz. Nauk
VL 193
IS 3
SP 233-278
UR https://ufn.ru/ru/articles/2023/3/a/
ER https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.12.039118

Поступила: 16 июля 2021, доработана: 6 октября 2021, одобрена в печать: 3 декабря 2021

English citation: Uchaikin V V, Erlykin A D, Sibatov R T “Nonlocal (fractional-differential) model of cosmic ray transport in the interstellar medium” Phys. Usp. 66 221–262 (2023); DOI: 10.3367/UFNe.2021.12.039118