宇宙物理学：ヴァンアレン放射帯の超相対論的電子に対する進入不可能な障壁

初期の観測から、地球のヴァンアレン放射帯が、高エネルギー陽子の支配的な内帯と、高エネルギー電子の支配的な外帯に分けられることが示された。その後の研究では、中程度のエネルギーの電子（約1メガ電子ボルト未満）がしばしば両方の放射帯に存在し、それらの間に粒子がほとんど存在しない、深い「溝」の領域があることが示された。地球の周辺には、プラズマ圏と呼ばれる高密度低温プラズマの領域が存在し、その外側の境界はプラズマ圏界面と呼ばれている。2つの放射帯の構造は、電子とプラズマ圏界面のすぐ内側のプラズマ圏ヒスとの強力な相互作用に起因すると説明され、外側の放射帯の内縁は最小のプラズマ圏界面の位置に対応している。最近の観測からは、特に超相対論的運動エネルギー（5メガ電子ボルト超）で、予測されていなかった放射帯の形態が明らかになっている。本論文では、超相対論的な電子の極めて明瞭な内側境界を示す、広範囲なデータセットの解析について報告する。さらに、同時に計測されたデータからは、内側に向かう半径方向の電子輸送に対する障壁が地球の固有磁場の内部の物理的な境界によって生じることはなく、内側に向かう半径方向の拡散が電磁気的な送信波の場による散乱で妨げられる可能性は小さいことが示される。むしろ、地球のプラズマ圏の内奥における弱いが持続的な波動–粒子のピッチ角散乱と、非常にゆっくりとした内側へ向かう半径方向の自然拡散が組み合わさって、ほとんど進入できない障壁を形成でき、ヴァンアレン帯の高エネルギー電子の大部分はこの障壁を通過して移動できないと考えられる。

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