นักวิจัยทราบดีว่ารังสีคอสมิกมีต้นกำเนิดมาจากดาวจำนวนมากในทางช้างเผือก รวมทั้งดวงอาทิตย์ของเรา และดาราจักรอื่นๆ ความยากคือการติดตามอนุภาคไปยังแหล่งกำเนิดที่เฉพาะเจาะจง เนื่องจากความปั่นป่วนของก๊าซระหว่างดาว พลาสมา และฝุ่นทำให้อนุภาคกระจายและกระจายไปในทิศทางต่างๆ

ในAIP Advancesโดย AIP Publishing นักวิจัยของ University of Notre Dame ได้พัฒนาแบบจำลองการจำลองเพื่อให้เข้าใจลักษณะการลำเลียงรังสีคอสมิกเหล่านี้และลักษณะอื่นๆ ได้ดีขึ้น โดยมีเป้าหมายในการพัฒนาอัลกอริธึมเพื่อปรับปรุงเทคนิคการตรวจจับที่มีอยู่

โดยทั่วไปแล้วจะใช้ทฤษฎีการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนเพื่อศึกษาวิถีโคจรของรังสีคอสมิก เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคละอองเกสรในสระน้ำ การชนกันระหว่างรังสีคอสมิกภายในสนามแม่เหล็กที่ผันผวนทำให้อนุภาคเคลื่อนตัวไปในทิศทางที่ต่างกัน

แต่วิธีการแพร่แบบคลาสสิกนี้ไม่ได้กล่าวถึงอัตราการแพร่กระจายที่แตกต่างกันซึ่งได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมระหว่างดวงดาวที่หลากหลายและคาถาช่องว่างจักรวาลอันยาวนาน อนุภาคสามารถติดอยู่ในสนามแม่เหล็กได้ชั่วขณะหนึ่ง ซึ่งทำให้พวกมันช้าลง ในขณะที่อนุภาคอื่นๆ จะถูกผลักเข้าสู่ความเร็วที่สูงขึ้นผ่านการระเบิดของดาวฤกษ์

เพื่อจัดการกับธรรมชาติที่ซับซ้อนของการเดินทางด้วยรังสีคอสมิก นักวิจัยใช้แบบจำลองการกระเจิงสุ่ม ซึ่งเป็นชุดของตัวแปรสุ่มที่วิวัฒนาการไปตามกาลเวลา โมเดลนี้มีพื้นฐานมาจากการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนเชิงเรขาคณิต ซึ่งเป็นทฤษฎีการแพร่แบบคลาสสิกร่วมกับการเคลื่อนตัวของวิถีเล็กน้อยในทิศทางเดียว

ในการทดลองครั้งแรก พวกเขาจำลองรังสีคอสมิกที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศระหว่างดวงดาวและมีปฏิสัมพันธ์กับเมฆแม่เหล็กที่ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น ซึ่งแสดงเป็นหลอด รังสีเดินทางโดยไม่ถูกรบกวนเป็นเวลานาน พวกมันถูกขัดจังหวะด้วยปฏิสัมพันธ์ที่วุ่นวายกับเมฆที่ถูกแม่เหล็ก ส่งผลให้รังสีบางส่วนส่งกลับในทิศทางแบบสุ่มและบางส่วนยังคงติดอยู่

การวิเคราะห์เชิงตัวเลขของมอนติคาร์โลโดยใช้การสุ่มตัวอย่างซ้ำหลายครั้ง เผยให้เห็นช่วงของความหนาแน่นและความแรงของการปลดปล่อยของเมฆแม่เหล็กระหว่างดวงดาว ซึ่งนำไปสู่การกระจายตัวของรังสีคอสมิกแบบเบ้หรือหางหนัก

การวิเคราะห์แสดงถึงพฤติกรรมที่แพร่กระจายมากเกินไป การคาดการณ์ของแบบจำลองนี้สอดคล้องกับคุณสมบัติการขนส่งที่เป็นที่รู้จักในสื่อระหว่างดวงดาวที่ซับซ้อน

ผู้เขียน Salvatore Buonocore กล่าวว่า "แบบจำลองของเราให้ข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับธรรมชาติของสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนซึ่งข้ามด้วยรังสีคอสมิกและสามารถช่วยให้เทคนิคการตรวจจับในปัจจุบันก้าวหน้าขึ้น