Fermi acceleration
ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಪ್ರಸರಣ ಆಘಾತ ವೇಗವರ್ಧನೆ (ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ಉಪವರ್ಗ) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಕಣಗಳು ಪದೇ ಪದೇ ಪ್ರತಿಫಲಿಸಿದಾಗ ಉಂಟಾಗುವ ವೇಗವರ್ಧನೆಯಾಗಿದೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಾಂತೀಯ ಕನ್ನಡಿಯ ಮೂಲಕ (ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ). ಈ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಮೊದಲು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಎನ್ರಿಕೊ ಫೆರ್ಮಿಯಿಂದ ಇದು ತನ್ನ ಹೆಸರನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದೆ. ಇದು ಆಸ್ಟ್ರೋಫಿಸಿಕಲ್ ಆಘಾತ ತರಂಗಗಳಲ್ಲಿ ಕಣಗಳು ಉಷ್ಣವಲ್ಲದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವೆಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಅನೇಕ ಆಸ್ಟ್ರೋಫಿಸಿಕಲ್ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸೌರ ಜ್ವಾಲೆಗಳು ಮತ್ತು ಸೂಪರ್ನೋವಾ ಅವಶೇಷಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ಆಘಾತಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ರೀತಿಯ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಗಳಿವೆಃ ಮೊದಲ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ (ಆಘಾತಗಳಲ್ಲಿ) ಮತ್ತು ಎರಡನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ (ಚಲಿಸುವ ಕಾಂತೀಯ ಅನಿಲ ಮೋಡಗಳ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ). ಎರಡೂ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಲು ಪರಿಸರವು ಘರ್ಷಣಮುಕ್ತವಾಗಿರಬೇಕು. ಏಕೆಂದರೆ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಯು ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಮೀರಿದ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಕಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಘರ್ಷಣೆಗಳು ತೀವ್ರವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ನಷ್ಟವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಯಾವುದೇ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಸಂಭವಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಮೊದಲ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ಆಘಾತ ತರಂಗಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅವುಗಳ ಹಿಂದಿನ ಮತ್ತು ನಂತರದ ಎರಡೂ ಚಲಿಸುವ ಕಾಂತೀಯ ಏಕರೂಪತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಆಘಾತ ತರಂಗದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುವ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಕಣದ ಪ್ರಕರಣವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ (ಮೇಲಿನಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ). ಇದು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಎದುರಿಸಿದರೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಆಘಾತದ ಮೂಲಕ (ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಮೇಲ್ಮುಖಕ್ಕೆ) ಅದನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಇದೇ ರೀತಿಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸಿದರೆ, ಕಣವು ಮತ್ತೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ಬಹು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಗಳು ಅದರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗುವ ಅನೇಕ ಕಣಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಣಪಟಲವು (ಅವು ಆಘಾತದ ರಚನೆಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ) ಒಂದು ಶಕ್ತಿಯ ನಿಯಮವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತದೆಃ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಸೂಚ್ಯಂಕವು, ಸಾಪೇಕ್ಷವಲ್ಲದ ಆಘಾತಗಳಿಗೆ, ಆಘಾತದ ಸಂಕೋಚನ ಅನುಪಾತದ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. "ಮೊದಲ ಕ್ರಮ" ಎಂಬ ಪದವು ಪ್ರತಿ ಆಘಾತ ದಾಟುವಿಕೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ಲಾಭವು, ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಿಂದ ಭಾಗಿಸಲಾದ ಆಘಾತದ ವೇಗಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಸಮಸ್ಯೆಯು ಮೊದಲ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಫೆರ್ಮಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಒಂದು ರಹಸ್ಯವಾಗಿದೆ. ಆಘಾತದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ, ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು (ಕನಿಷ್ಠ ಕೆಲವು ಅಂಶಗಳ) ಮೀರಿದ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಗಳು ಮಾತ್ರ ಆಘಾತವನ್ನು ದಾಟಬಹುದು ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧನೆಯ 'ಆಟವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದು'. ಕಣಗಳು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಹಾಗೆ ಮಾಡಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಲು ಯಾವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ. ಎರಡನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಯು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ "ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಕನ್ನಡಿಗಳ" ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಕಣದ ಚಲನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಾಂತೀಯ ಕನ್ನಡಿಯು ಕಣದ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಪ್ರತಿಫಲನದ ಮೇಲೆ ಕಣವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಕೊನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಕನ್ನಡಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಿದ್ದರೆ ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಫೆರ್ಮಿ (1949) ಅವರು ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ರಚನೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಬಳಸಿದರು. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ಕನ್ನಡಿಯು ಚಲಿಸುವ ಅಂತರತಾರಾ ಕಾಂತೀಯ ಮೋಡವಾಗಿದೆ. ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಚಲನೆಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ, ಹೆಡ್-ಆನ್ ಘರ್ಷಣೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯು ಹೆಡ್-ಟೈಲ್ ಘರ್ಷಣೆಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಸರಾಸರಿ ಕಣಗಳು ವೇಗಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ಫೆರ್ಮಿ ವಾದಿಸಿದರು. ಈ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಈಗ ಎರಡನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಪ್ರತಿ ಬೌನ್ಸ್ಗೆ ಸರಾಸರಿ ಶಕ್ತಿಯ ಲಾಭವು ಕನ್ನಡಿ ವೇಗದ ವರ್ಗವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಭೌತಿಕ ಸೆಟಪ್ನಿಂದ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಣಪಟಲವು ಹರಡುವ ಆಘಾತ ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕವಾಗಿಲ್ಲ. ಫೆರ್ಮಿ-ಉಲಾಮ್ ಮಾದರಿ ಫೆರ್ಮಿ ಗ್ಲೋ ಉಲ್ಲೇಖಗಳನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಡೇವಿಡ್ ಡಾರ್ಲಿಂಗ್ ಅವರ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ ರೀಗರ್, ಬಾಷ್-ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಡಫ್ಫಿಃ ಆಸ್ಟ್ರೋಫಿಸಿಕಲ್ ಜೆಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಫೆರ್ಮಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಕುರಿತ ಲೇಖನ. Astrophys.Space ಸೈನ್ಸ್. 309:119-125 (2007) ಫ್ಯೂಷನ್ ಪವರ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ (ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್) ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ವೇಗವರ್ಧನೆ