The role of fluctuational acceleration in the generation of solar particles

Resumen

La aceleración estocástica de partículas es fundamentalmente un proceso de difusión en el espacio fase de energía. A pesar del comportamiento estadístico del proceso de difusión, se establece una tendencia promedio de ganancia de energía de carácter determinístico, que es usualmente designada como aceleración sistemática. En el caso particular de la Física de Rayos Cósmicos, a menudo se considera solamente la tasa de aceleración sistemática, ignorándose los efectos de dispersión en el espacio de energía, los cuales son identificados como una tasa fluctuacional de aceleración. Sin embargo, ha sido demostrado por varios autores que, dependiendo de las propiedades de la turbulencia involucrada en la aceleración, la tasa de aceleración sistemática puede ser ineficiente en algunos casos, e incluso ser nulificada por procesos competitivos de perdida de energía, de tal forma que la producción de partículas energéticas es debida exclusivamente a los efectos de dispersión en energía. En este trabajo se calcula separadamente la contribución de ambas tasas de cambio de energía, para evaluar su importancia en la producción de partículas energéticas. Se consideran dos mecanismos de aceleración, el proceso Fermi y la aceleración resonante por turbulencia magnetosónica (cuando el armónico S=O). Se resuelve analíticamente la ecuación de transporte para el caso estacionario y para el caso dependiente del tiempo. Se encuentra que la contribución de los efectos de dispersión en energía al espectro de partículas al nivel de sus fuentes no puede ser considerada como una mera fluctuación en el flujo de partículas, sino que representa en algunos casos una importante sobre-producción de partículas y en otros casos una importante depresión de partículas en el espectro de aceleración. La relevancia de esos efectos de difusión en energía depende principalmente de la eficiencia del proceso acelerador, la correlación entre la población inicial de partículas con el espectro de velocidades de la turbulencia, y de la proporción relativa entre las diferentes clases de interacciones de las partículas con los agentes aceleradores. Se establecen los límites bajo los cuales los efectos de difusión en energía podrán ser ignorados relativos a la tasa de aceleración sistemática. Se concluye que, con algunas excepciones, en el caso estacionario el espectro de energía derivado exclusivamente con base en la tasa sistemática no describe el flujo real de las partículas aceleradas, y que el apelativo de tasa fluctuacional de aceleración no es apropiado. El calculo de flujo de radiación secundaria con base al espectro de las partículas aceleradas debe de tomar en consideración la limitante de considerar únicamente la tasa de aceleración sistemática.