Transporte de rayos cósmicos en la heliosfera y en el entorno terrestre

• Autores: Mesías Meza, Jimmy Joel
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Dasso, Sergio Ricardo
• Materia: RAYOS COSMICOS; VIENTO SOLAR; TURBULENCIA; DIFUSION; EYECCION INTERPLANETARIA DE MASA CORONAL; COSMIC RAYS; SOLAR WIND; TURBULENCE; DIFFUSION; INTERPLANETARY CORONAL MASS EJECTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El transporte de rayos cósmicos galácticos (GCRs, por sus siglas en inglés Galactic Cosmic Rays) en la heliósfera es de gran interés en Física Espacial, en particularporque su flujo es un indicador “global” de las condiciones interplanetarias, poniendoa prueba modelos de campo magnético, turbulencia y de ondas de choque. En esta Tesis se presenta un análisis de eyecciones interplanetarias de masacoronal (ICMEs, por sus siglas en inglés Interplanetary Coronal Mass Ejections)y nubes magnéticas (MCs, por sus siglas en inglés Magnetic Clouds) y su relacióncon GCRs, usando mediciones in situ de propiedades del viento solar, y medicionesde detectores de superficie que miden el flujo de GCRs en la Tierra. Se desarrollay se usa el método de época superpuesta, para estudiar dicha relación en diversasfases del pasajes de las ICMEs/MCs. Se introduce y analiza un modelo del flujo de GCRs, y se encuentra que las fluctuaciones magnéticas juegan un rol importantetanto al inicio del pasaje de estas estructuras como al final. Se encuentran discontinuidadesdel flujo de GCRs en el borde delantero de la ICME/MC, indicando quelas propiedades difusivas a lo largo de dicha interface cambian bruscamente. Porotro lado, se exploran los modos de baja energía del observatorio Pierre Auger,implementando una serie de algoritmos para obtener flujos de partículas secundarias. Se encuentra por primera vez la modulación del ciclo solar sobre el flujo de GCRs medido con datos de Auger, y se verifica que el perfil de largo plazo (8 años)es consistente con mediciones de monitores de neutrones (que detectan partículascon menor energía). A partir de simulaciones numéricas de trayectorias de partículas de prueba (protones con energía cinética de 1 GeV), se estudian propiedades de transporte de GCRs en la heliósfera, considerando medios magnéticos turbulentos prescritos. Ladispersión de estas partículas debido a fluctuaciones magnéticas permite que laspartículas se propagen en dirección perpendicular al campo de gran escala Bo hastaalcanzar el régimen difusivo. Se determinaron los caminos libres medios λ∥ ,λ┴ (en dirección paralela y perpendicular a Bo) asociados a este transporte difusivo. Esta caracterización dió lugar a determinar una ley empírica de λ∥ ,λ┴ como funcióndel campo magnético local en la heliósfera.
The transport of Galactic Cosmic Rays (GCRs) inside the heliosphere is of majorinterest in Space Physics, in particular because its flux is a “global” proxy ofinterplanetary conditions, and from its observations it is possible to test models ofmagnetic field, turbulence and shock waves. In this Thesis we present an analysis of Interplanetary Coronal Mass Ejections (ICMEs), Magnetic Clouds (MCs) and their relation with GCRs, using in situ measurementsof the solar wind, and measurements of ground level detectors givinginformation of GCRs in the Earth environment. We develop and use the method ofsuperposed epoch to study such relation in several phases of the passage of the ICMEs/MCs. We introduce and analyze a new model of the GCR flux, and find thatmagnetic fluctuations play a key role as much at the begining of theses structuresas at the end. We find discontinuities of the GCR flux in the front border of the ICME/MC, indicating that the diffusive properties along such interface suddenlychange. In the other hand, we explore the low-enery modes of the Pierre Augerobservatory, implementing a series of algorithms to obtain the flux of secondaryparticles. We find, for the first time, the solar cycle modulation on the GCR fluxmeasured by Auger, and verify that the long-term profile (8 years) is consistentwith Neutron Monitor measurements (which detect lower energy particles). From numerical simulations of test-particle trajectories (protons with a kineticenergy of 1 GeV), we study transport parameters of GCRs in the heliosphere, consideringa prescribed turbulent magnetic media. The dispersion of these particlesdue to the presence of magnetic fluctuations allows these particles to propagate inthe perpendicular direction to the large scale field Bo, reaching a diffusive regime. We determined the mean free paths λ∥ ,λ┴ (in parallel and perpendicular directionto Bo) associated to this diffusive transport. This characterization provides anempirical law of λ∥ ,λ┴ as a function of the local magnetic field in the heliosphere.
Fil: Mesías Meza, Jimmy Joel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.