2021年12月31日整理发布：研究人员知道宇宙射线来自银河系中的众多恒星，包括我们的太阳和其他星系。难点在于追踪粒子到特定来源，因为星际气体、等离子体和尘埃的湍流导致它们向不同方向散射和再散射。

在AIP Advances 中，由 AIP Publishing 出版，圣母大学的研究人员开发了一个模拟模型，以更好地了解这些和其他宇宙射线传输特性，目的是开发算法以增强现有的检测技术。

布朗运动理论通常用于研究宇宙射线轨迹。就像池塘中花粉粒子的随机运动一样，波动磁场内的宇宙射线之间的碰撞会导致粒子向不同的方向推进。

但是这种经典的扩散方法并没有充分解决受不同星际环境和长期宇宙空洞影响的不同传播速率。粒子可能会被困在磁场中一段时间​​，从而减慢它们的速度，而其他粒子则通过恒星爆炸被推入更高的速度。

为了解决宇宙射线传播的复杂性，研究人员使用了一个随机散射模型，这是一组随时间演变的随机变量。该模型基于几何布朗运动，这是一种经典的扩散理论，结合了一个方向上的轻微轨迹漂移。

在他们的第一个实验中，他们模拟了宇宙射线穿过星际空间并与局部磁化云相互作用，用管表示。光线在很长一段时间内不受干扰地传播。它们被与磁化云的混沌相互作用打断，导致一些射线向随机方向重新发射，而另一些则被困住。

基于重复随机采样的蒙特卡罗数值分析揭示了星际磁云的密度范围和再发射强度，导致传播的宇宙射线出现倾斜或重尾分布。

分析表明显着的超扩散行为。该模型的预测与复杂星际介质中已知的传输特性非常吻合。