Los rayos cósmicos son partículas atómicas de alta energía que bombardean continuamente la superficie de la Tierra a casi la velocidad de la luz. El campo magnético de nuestro planeta protege la superficie de la mayor parte de la radiación generada por estas partículas. Aún así, los rayos cósmicos pueden causar fallas electrónicas y son los principalespreocupación en la planificación de misiones espaciales.
Los investigadores saben que los rayos cósmicos se originan en la multitud de estrellas de la Vía Láctea, incluido nuestro Sol y otras galaxias. La dificultad es rastrear las partículas hasta fuentes específicas, porque la turbulencia del gas, el plasma y el polvo interestelares hace que se disperseny volver a dispersar en diferentes direcciones.
adentro AIP Advances , por AIP Publishing, los investigadores de la Universidad de Notre Dame desarrollaron un modelo de simulación para comprender mejor estas y otras características de transporte de rayos cósmicos, con el objetivo de desarrollar algoritmos para mejorar las técnicas de detección existentes.
La teoría del movimiento browniano se emplea generalmente para estudiar las trayectorias de los rayos cósmicos. Al igual que el movimiento aleatorio de las partículas de polen en un estanque, las colisiones entre los rayos cósmicos dentro de campos magnéticos fluctuantes hacen que las partículas se impulsen en diferentes direcciones.
Pero este enfoque de difusión clásico no aborda adecuadamente las diferentes tasas de propagación afectadas por diversos entornos interestelares y largos períodos de vacíos cósmicos. Las partículas pueden quedar atrapadas por un tiempo en campos magnéticos, lo que las ralentiza, mientras que otras son empujadas a velocidades más altas.a través de explosiones de estrellas.
Para abordar la naturaleza compleja de los viajes de los rayos cósmicos, los investigadores utilizan un modelo de dispersión estocástica, una colección de variables aleatorias que evolucionan con el tiempo. El modelo se basa en el movimiento browniano geométrico, una teoría de la difusión clásica combinada con una ligera desviación de la trayectoria enuna sola dirección.
En su primer experimento, simularon rayos cósmicos moviéndose a través del espacio interestelar e interactuando con nubes magnetizadas localizadas, representadas como tubos. Los rayos viajan sin ser molestados durante un largo período de tiempo. Son interrumpidos por la interacción caótica con las nubes magnetizadas, lo que resulta enalgunos rayos reemiten en direcciones aleatorias y otros quedan atrapados.
El análisis numérico de Monte Carlo, basado en un muestreo aleatorio repetido, reveló rangos de densidad y fuerza de reemisión de las nubes magnéticas interestelares, lo que conduce a distribuciones sesgadas o de cola pesada de los rayos cósmicos que se propagan.
El análisis denota un comportamiento superdifusivo marcado. Las predicciones del modelo concuerdan bien con las propiedades de transporte conocidas en medios interestelares complejos.
"Nuestro modelo proporciona información valiosa sobre la naturaleza de entornos complejos atravesados por rayos cósmicos y podría ayudar a avanzar en las técnicas de detección actuales", dijo el autor Salvatore Buonocore.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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