페르미 가속도

페르미 가속도(^[1][2]Fermi 가속도의^[3] 하위 클래스)는 일반적으로 자기 거울에 의해 반복적으로 반사될 때 충전된 입자가 겪는 가속도(가속도의 원심 메커니즘 참조)이다. 이것은 입자가 천체물리학적 충격파에서 비열 에너지를 얻는 일차적인 메커니즘으로 생각된다. 그것은 많은 천체물리학적 모델에서 매우 중요한 역할을 하는데, 주로 태양 플레어와 초신성 잔해를 포함한 충격이다.^[4]

페르미 가속도에는 1차 페르미 가속도(충격시)와 2차 페르미 가속도(자기화된 가스구름을 움직이는 환경에서의) 두 종류가 있다. 두 경우 모두 메커니즘이 효과적이기 위해서는 환경이 충돌하지 않아야 한다. 이는 페르미 가속도가 열에너지를 초과하는 에너지를 가진 입자에만 적용되며, 주변 입자와 잦은 충돌이 일어나 심각한 에너지 손실을 초래하고 그 결과 가속이 발생하지 않기 때문이다.

퍼스트 오더 페르미 가속

충격파는 전형적으로 그 전이나 그 전이나 그 후나 모두 움직이는 자성 불균형을 가지고 있다. 충전된 입자가 (상류에서 하류로) 충격파를 통해 이동하는 경우를 생각해 보십시오. 만일 자기장에서 움직이는 변화에 직면한다면, 이것은 증가된 속도에서 충격(상류로 하향)을 통해 그것을 반사시킬 수 있다. 만약 비슷한 과정이 상류에서 일어난다면, 입자는 다시 에너지를 얻을 것이다. 이러한 다중 반사는 에너지를 크게 증가시킨다. (충격의 구조에 영향을 주지 않는다고 가정할 때) 이러한 과정을 거치는 많은 입자의 에너지 스펙트럼은 다음과 같은 동력 법칙으로 판명된다.
${\displaystyle {\frac {dN(\epsilon )}{d\epsilon }}\propto \epsilon ^{-p}}}$
여기서 스펙트럼 지수 $p{\displaystyle }$ ${\displaystyle ∆}$ ${\displaystyle 2}$ ${\displaystyle p\gtrsim 2}$은 비파생성 충격의 경우 충격 압축비에만 의존한다$$.
"퍼스트 오더"라는 용어는 충격의 속도를 빛의 속도로 나눈$$$\beta {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle s_{}}$ ${\$에 비례한다는 데서 유래한다.

주사 문제

페르미 1차 공정의 미스터리는 주사 문제다. 충격 환경에서는 열에너지를 많이 초과하는 에너지(적어도 소수의 요인)를 가진 입자만이 충격과 가속의 '게임에 돌입'을 교차할 수 있다. 어떤 메커니즘으로 인해 입자들이 처음에 그렇게 할 수 있을 만큼 높은 에너지를 갖게 되었는지는 현재 불분명하다.^[5]

두 번째 순서 페르미 가속

두 번째 순서 페르미 가속은 임의로 움직이는 "자기 미러"가 있는 상태에서 충전된 입자의 움직임 동안 얻어지는 에너지의 양과 관련이 있다. 그래서 자석거울이 입자를 향해 움직인다면, 이 입자는 반사 시 증가된 에너지로 끝날 것이다. 거울이 물러간다면 그 반대는 지탱한다. 이 개념은 페르미(1949)가 우주선의 형성 방식을 설명하기 위해 사용했다.^[3] 이 경우 자기 거울은 움직이는 성간 자화구름이다. 임의동작 환경에서 페르미는 정면충돌 가능성이 머리꼬리 충돌보다 크기 때문에 입자가 평균적으로 가속될 것이라고 주장했다. 이 무작위 프로세스를 이제 2차 페르미 가속이라고 부르는데, 이는 바운스당 평균 에너지 이득이 미러 속도 제곱, $\beta {\displaystyle {}_{}^{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{}}_{}^{}}$ 2 ${\$에 따라 다르기 때문이다$.$ 그러나 이 물리적 설정에서 예상되는 결과 에너지 스펙트럼은 확산성 충격 가속의 경우처럼 보편적이지 않다.

참조

외부 링크

• 페르미 가속에 관한 데이비드 달링의 기사
• 리거, 보쉬 라몬, 더피: 천체물리학적 제트기의 페르미 가속. 천체.스페이스 Sci. 309:119-125