О причине излома в спектрах космических лучей протонов и гелия около 230 ГэВ

Для описания особенностей спектра частиц космических лучей протонов и гелия в диапазоне жесткостей 30–2×105 ГВ предлагается трехкомпонентная феноменологическая модель. Первая компонента соответствует постоянному фону, вторая – переменному “мягкому” (30–500 ГВ) гелиосферному источнику, третья – переменному “жесткому” (0.5–200 ТВ) галактическому источнику внутри местного пузыря. За существование и переменность обоих источников отвечают соответствующие “серфотронные ускорители”, для работы которых необходимо наличие протяженной области с почти однородным и постоянным, по величине и направлению, магнитным полем, ортогонально (или под косым углом) к которому распространяются электромагнитные волны. Размеры каждого источника определяют величину максимальной энергии, до которой могут быть ускорены космические лучи в этих источниках. Мягкий источник, размером ~100 а.е., находится на периферии гелиосферы за граничной ударной волной солнечного ветра, а жесткий источник, размером >0.1 пс, находится вблизи границы местного межзвездного облака на расстоянии от Солнца ~0.01 пс. Наличие излома в спектрах жесткости p и He (в области жесткости около 230 ГВ) связано с переменностью физических условий в области ускорения и зависит от соотношения между амплитудами и степенными индексами фона, мягкого гелиосферного источника и жесткого близкого галактического источника. На основе численных расчетов рассмотрено ультрарелятивистское ускорение p и He в космической плазме электромагнитной волной, распространяющейся поперек внешнего магнитного поля. Проведен анализ условий захвата частиц волной, динамика компонент скорости и импульса частицы. Расчеты показали, что в отличие от электронов и позитронов (e+) захваченный протон может через сравнительно небольшое время вылететь из эффективной потенциальной ямы, и ускорение прекращается. Такой эффект дает более мягкие спектры источников p и He, чем для e+. Обсуждается возможность возникновения за счет серфотронного механизма отличий в спектрах ускоренных протонов от стандартных степенных зависимостей.