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Effects of a finite downstream medium in diffusive cosmic ray acceleration at relativistic shock waves
- Diffusive acceleration of cosmic ray particles at parallel shocks is being investigated for a finite downstream medium for the case of magnetostatic turbulence. By deriving and solving the steady-state diffusion-convection transport equation for the case of a step-like shock profile as well as calculating the diffusion coefficients which appear therein, the phase space distribution function of the cosmic ray particles is obtained analytically. For ultrarelativistic shock, the momentum spectrum of relativistic cosmic ray particles is shown to be a power-law type spectrum, the spectral index of which is dependent on the spectral index of the turbulence. The momentum spectral index is then calculated for various values of the turbulence spectral index.
- Die diffusive Beschleunigung kosmischer Strahlungsteilchen bei parallelen Schocks wird für eine endliche Ausdehnung des Mediums jenseits des Schocks unter Betrachtung des Falles magnetostatischer Turbulenz untersucht. Durch Herleitung und anschließende Lösung der stationären Diffusions-Konvektions-Transportgleichung für den Fall eines abschnittsweise definierten, stufenartigen Schockprofils sowie die Berechnung der darin auftretenden Diffusionkoeffizienten wird die Phasenraumverteilungsfunktion der kosmischen Strahlung mit analytischen Methoden bestimmt. Für ultrarelativistische Schocks wird für das Impulsspektrum von relativistischen kosmischen Strahlungsteilchen ein Potenzgesetz ermittelt, dessen Spektralindex eine Abhängigkeit vom Spektralindex der Turbulenz aufweist und für verschiedene Werte davon berechnet wird.
Author: | Thorsten AnteckiGND |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:294-49357 |
Referee: | Reinhard SchlickeiserORCiDGND, Horst FichtnerORCiDGND |
Document Type: | Doctoral Thesis |
Language: | English |
Date of Publication (online): | 2016/07/23 |
Date of first Publication: | 2016/07/23 |
Publishing Institution: | Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek |
Granting Institution: | Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Physik und Astronomie |
Date of final exam: | 2016/06/23 |
Creating Corporation: | Fakultät für Physik und Astronomie |
GND-Keyword: | Teilchenbeschleunigung; Kosmische Strahlung; Relativität; Stoßwelle; Analytische Methode |
Institutes/Facilities: | Institut für Theoretische Physik IV, Theoretische Weltraum- und Astrophysik |
Dewey Decimal Classification: | Naturwissenschaften und Mathematik / Astronomie, Kartographie, Geodäsie |
faculties: | Fakultät für Physik und Astronomie |
Licence (German): | ![]() |