Cosmic Rays transport is described by a semiempirical equation. Spatial diffusionis one of its fundamental phenomena, due to the interaction of Cosmic Rays with the Galactic Magnetic Field. The analysis of the gamma-ray spectrum from the recent data by the Fermi-LAT collaboration permit to analyse the proton component of CosmicRays. This analysis shows a proton spectral index hardening at low galactic radii. The introduction of an anisotropic diffusion coefficient (parallel or perpendicular to the Galactic Magnetic Field) could explain this phenomenon. The pourpose of this work is to verify this hypotesis, by simulating the Cosmic Rays proton spectrum with two Galactic Magnetic Field models, a simple one to investigate the impact of the input parameters, a realistic one to compare simulations with experimental data. A module of the numerical code PLUTO has been developed, capable of parallel and 3D simulations.

Il trasporto di Raggi Cosmici è descritto da un'equazione semiempirica. La diffusione spaziale è uno dei suoi fenomeni fondamentali, dovuto all'interazione dei Raggi Cos-mici con il Campo Magnetico Galattico. L'analisi dei dati dello spettro di raggi gamma prodotto dalla collaborazione Fermi-LAT mostra un irrigidimento dell'indice spettrale per bassi raggi galattici. L'introduzione di un coefficiente di diffusione anisotropo(rispetto alla componente parallela o perpendicolare del Campo Magnetico Galattico)potrebbe spiegare questo fenomeno. Lo scopo di questo lavoro è verificare questa ipotesi, simulando lo spettro di protoni con due modelli di Campo Magnetico Galattico, uno meno realistico per studiare i parametri del problema e uno più realistico per fare un confronto fra dati simulati e sperimentali. Per questo è stato sviluppato un nuovo modulo del codice numerico PLUTO, capace di simulazioni in parallelo e 3D.

Anisotropic Cosmic Ray transport in the galaxy with PLUTO

NURISSO, MATTEO
2017/2018

Abstract

Il trasporto di Raggi Cosmici è descritto da un'equazione semiempirica. La diffusione spaziale è uno dei suoi fenomeni fondamentali, dovuto all'interazione dei Raggi Cos-mici con il Campo Magnetico Galattico. L'analisi dei dati dello spettro di raggi gamma prodotto dalla collaborazione Fermi-LAT mostra un irrigidimento dell'indice spettrale per bassi raggi galattici. L'introduzione di un coefficiente di diffusione anisotropo(rispetto alla componente parallela o perpendicolare del Campo Magnetico Galattico)potrebbe spiegare questo fenomeno. Lo scopo di questo lavoro è verificare questa ipotesi, simulando lo spettro di protoni con due modelli di Campo Magnetico Galattico, uno meno realistico per studiare i parametri del problema e uno più realistico per fare un confronto fra dati simulati e sperimentali. Per questo è stato sviluppato un nuovo modulo del codice numerico PLUTO, capace di simulazioni in parallelo e 3D.
ENG
Cosmic Rays transport is described by a semiempirical equation. Spatial diffusionis one of its fundamental phenomena, due to the interaction of Cosmic Rays with the Galactic Magnetic Field. The analysis of the gamma-ray spectrum from the recent data by the Fermi-LAT collaboration permit to analyse the proton component of CosmicRays. This analysis shows a proton spectral index hardening at low galactic radii. The introduction of an anisotropic diffusion coefficient (parallel or perpendicular to the Galactic Magnetic Field) could explain this phenomenon. The pourpose of this work is to verify this hypotesis, by simulating the Cosmic Rays proton spectrum with two Galactic Magnetic Field models, a simple one to investigate the impact of the input parameters, a realistic one to compare simulations with experimental data. A module of the numerical code PLUTO has been developed, capable of parallel and 3D simulations.
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