宇宙射线在磁流体湍动中的传输与加速过程理论研究及其在高能以及其他天文现象中的应用

宇宙射线的传播与加速是所有高能天体物理现象的一个核心问题，并广泛涉及其它天体物理领域，如分子云与恒星形成，星系团，宇宙微波背景辐射等。MHD 湍动研究以及高能天文观测的进展，相应要求我们修正对宇宙射线在湍动中的传输与加速的认识。本文简要阐述了围绕这一基本理论课题及其应用的研究计划。其中包括宇宙射线引起的等离子体不稳定性及其与MHD湍动的相互作用，激波加速，用数值模拟来具有与研究CR在不同环境下不同参数的输运过程以及加速过程，运用这些基本理论来研究宇宙射线在星系中的传输与元素丰度，太阳耀斑，超新星遗迹，以及星系团中的非热辐射等问题。

宇宙射线的传播与加速是所有高能天体物理现象的一个核心问题，并广泛涉及其它天体物理领域。MHD 湍动研究以及高能天文观测的进展，要求我们修正对宇宙射线在湍动中的传输与加速的认识。在之前研究结果的基础上，我们根据原计划书进一步展开了这一领域的研究并取得在若干方向的研究成果。其中包括：a）宇宙线在磁流体湍流中的数值研究，证实了我们之前的理论预期；b）回旋不稳定性在宇宙线传输中的作用及其对湍流的反馈作用；c）基于对宇宙线传输的最新认识对银河系宇宙线传播的数值研究, 不加入额外过程而成功解释了B／C比的观测数据；d）粒子在超新星遗迹中的加速及传播及其在附近分子云中产生的伽马射线辐射, 首次对束流不稳定性在其中的作用做出了自恰的评估； e）超级扩散与其对激波加速的影响。另外，我们还开展了一项关于GRB的合作研究，提出了高磁化伽马爆的湍动磁重联机制（ICMART）。最后，作为第一作者，我应德国Lambert Academic Publishing 之邀撰写了一本关于湍流及相关过程的新书，该书已于2012年完稿并出版。其中涵盖了宇宙线研究多方面的议题。