كمية

طول المسار الحر

متوسط المسافة التي يقطعها الجسيم قبل تفاعله مع عدم انتظام مغناطيسي.
2 صيغ

الوصف

متوسط المسار الحر هو متوسط المسافة التي يقطعها الجسيم عبر وسط ما قبل أن يتعرض لتصادم أو تفاعل. وفي سياق الأشعة الكونية والبلازما الفضائية، يشير تحديدًا إلى متوسط المسافة التي يقطعها جسيم مشحون، مثل بروتون أو إلكترون، قبل أن ينحرف بسبب عدم انتظامات المجال المغناطيسي. هذا المفهوم أساسي لفهم كيفية انتشار الجسيمات عبر المجرة، وكيفية تسارعها عند جبهات الصدمة، وكيفية هروبها من مصادرها.

كيف يعمل

الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي تتحرك حلزونيًا على طول خطوط المجال. إذا كان المجال منتظمًا تمامًا، فلن تتبعثر أبدًا وستتدفق بحرية. لكن المجالات المغناطيسية الحقيقية تحتوي على تموجات—التواءات وانحناءات وموجات—تزعزع مسار الجسيم. متوسط المسار الحر هو مقياس الطول النموذجي الذي تتراكم عنده هذه الاضطرابات بما يكفي لعشوائية اتجاه الجسيم. يعتمد ذلك على طاقة الجسيم، وقوة المجال المغناطيسي، وطيف القدرة للتموجات. متوسط مسار حر أطول يعني أن الجسيم يقطع مسافة أبعد بين التبعثرات، مما يؤدي إلى انتشار أسرع وهروب أكثر كفاءة.

في التطبيق

متوسط المسار الحر هو معلمة رئيسية في نماذج انتشار الأشعة الكونية في الوسط البينجمي، ويُستخدم للتنبؤ بأطياف الجسيمات الواصلة إلى الأرض وتفسير الملاحظات من كواشف فضائية مثل AMS-02 وFermi-LAT.

حقيقة طريفة

في الرياح الشمسية، يمكن أن يكون متوسط المسار الحر للجسيمات النشطة مشابهًا للمسافة من الشمس إلى الأرض، مما يعني أن الجسيم قد يعبر النظام الشمسي الداخلي بأكمله دون أي انحراف كبير.

Concept graph →

صيغ

$$k = \frac{1}{3} C v l$$
Thermal conductivity depends on heat capacity, particle speed, and mean free path.
ما في الصيغة
kمتغيرthermal conductivity — الموصلية الحرارية watt per metre per kelvin
Cمتغيرheat capacity per unit volume — volumetric heat capacity joule per cubic metre per kelvin
vمتغيرaverage particle speed — سرعة metre per second
lمتغيرmean free path — طول المسار الحر metre
$$\lambda = \frac{1}{n \sigma}$$
Average distance between particle collisions.
ما في الصيغة
\lambdaمتغيرmean free path — طول المسار الحر metre
nمتغيرnumber density of particles — number density per cubic metre
\sigmaمتغيرcollision cross-section — مقطع عرضي square metre

مقالات ذات صلة · 0

لا مقالات بعد