Ускоренные электроны и жесткое рентгеновское излучение в солнечных вспышках

Цель работы
Получение точных аналитических решений задачи о нетепловых электронах в модели толстой мишени с обратным током
Расчет спектра и поляризации жесткого рентгеновского излучения
Сравнение полученного решения с решением для классической модели толстой мишени

Задачи
Получить функцию распределения ускоренных электронов
Рассчитать спектр и поляризацию жесткого рентгеновского излучения
Оценить роль обратного тока, сравнив полученное решение с классическим, не учитывающим этот эффект

Для решения поставленных задач в работе применяется аналитический подход
Численные расчеты в минимальном объеме применялись для расчета поляризации и спектров излучения
Для упрощения расчетов сделан ряд предположений
Методы

Общая постановка задачи

Главные предположения
Внешнее магнитное поле однородное
Процесс инжекции стационарный, распределение электронов в мишени установившееся
Не рассматриваются тепловые и гидродинамические явления, связанные с нагревом электронным пучком
Распределения концентрации и температуры в мишени однородные
Обратный ток создается тепловыми электронами холодной плазмы

Поведение функции распределения электронов в мишени
будем описывать кинетическим уравнением с интегралом
столкновений Ландау:
Введем безразмерные переменные:

В новых безразмерных переменных уравнение
принимает вид:

Зависимость величины безразмерного
поля обратного тока от безразмерной
глубины проникания в мишень

Угловое распределение быстрых частиц,
летящих назад, при различных значениях
безразмерной энергии на границе

Угловое распределение быстрых частиц,
летящих назад, на различных глубинах при безразмерной энергии z = 27

Спектр жесткого рентгеновского излучения вблизи границы при различных значениях угла ψ в логарифмических координатах

Поляризация жесткого рентгеновского излучения
вблизи границы при различных значениях угла ψ

Энергетические спектры ускоренных электронов
Мощность нагрева энергичными электронами
плазмы в мишени

Выводы
Потери энергии в электрическом поле обратного тока преобладают над потерями энергии на кулоновские столкновения
Функция распределения ускоренных электронов с глубиной становится изотропной, а с ростом энергии частиц анизотропия возрастает
Учет обратного тока существенно понижает поляризацию жесткого рентгеновского излучения в сравнении с чисто столкновительной моделью
Излучение в рассмотренной модели практически изотропно