aceleración de Fermiefecto
En 1949, Enrico Fermi propuso una elegante explicación del origen de los rayos cósmicos galácticos: las partículas cargadas se dispersan en las inhomogeneidades del campo magnético interestelar, ganando energía cada vez que la reflexión ocurre desde un frente en movimiento. Inicialmente estimó el efecto de nubes aleatorias (aceleración de segundo orden), pero más tarde se descubrió que la aceleración en ondas de choque (de primer orden) es mucho más potente, donde la partícula cruza el frente hacia adelante y hacia atrás, extrayendo energía cada vez. El espectro de estas partículas resulta ser una ley de potencia con un índice cercano a -2, lo que coincide brillantemente con las observaciones.
How it works
Así se forman los rayos cósmicos que bombardean la Tierra. En las ondas de choque de las supernovas, la aceleración es especialmente eficaz porque los 'espejos' magnéticos convergen y reflejan las partículas repetidamente.
💡 Los rayos cósmicos de más alta energía se aceleran hasta energías millones de veces superiores a las capacidades del Gran Colisionador de Hadrones, y sigue siendo un misterio qué acelerador cósmico es capaz de tal cosa.
\frac{\langle \Delta E \rangle}{E} \approx \frac{4}{3} \frac{V_s}{c}
〈ΔE〉 — aumento medio de energía de la partícula por ciclo de cruces del frente de choque (J); E — energía actual de la partícula (J); V_s — velocidad de la onda de choque en el sistema del observador (m/s); c — velocidad de la luz en el vacío (299 792 458 m/s)
N(E) \propto E^{-p} \quad (p \approx 2)
N(E) — concentración diferencial de partículas con energía E (partículas por unidad de energía); p — índice espectral, para una onda de choque fuerte p ≈ 2