快磁声波驱动的辐射带相对论电子的时间演化

摘要

本文研究了在快磁声波驱动下外辐射带相对论电子相空间密度(PSD)随时间演化的规律。本文求解了路径平均的投掷角扩散系数、动量扩散系数和交叉扩散系数,并且发现这几种扩散系数大体都分布在投掷角为50°～70°的范围内。正因为扩散系数的分布具有这样的特征,对二维扩散方程进行数值求解的结果显示,1MeV或更高能量的电子相空间密度的显著增长主要局限在该投掷角范围内。该研究表明快磁声波在较高的投掷角范围内能够有效地对相对论电子(能量大于1MeV)起到加速作用。此外,在数值模拟中对比了忽略交叉扩散项和包含交叉扩散项的两种情形,结果表明忽略交叉扩散项有可能会对电子PSD的计算带来一定的误差,通常表现为使得电子相空间密度的增长被高估,这说明交叉扩散项也能对快磁声波驱动的电子相空间密度的时间演化起到重要作用。