It has been known for nearly a century that the Earth is constantly being bombarded by, to quote from the 1912 discovery paper, 'an ionizing radiation of extreme penetrating power' and extraterrestrial origin. These cosmic ray particles are now known to extend in energy right up to at least 1020 eV. This is a macroscopic amount of energy, in fact some 16 J, but all the evidence points to this being carried by ordinary atomic nuclei including protons. Such extreme events are, however, very rare and the bulk of the cosmic rays have more moderate, but still very high, energies.The theory of diffusive shock acceleration, a variant of Fermi acceleration operating at strong collisionless plasma shocks, is currently the best bet for explaining the origin of the cosmic rays. This talk will describe our current understanding of this acceleration process and the observational situation. Some interesting plasma physics questions to do with the acceleration process will also be discussed. While great progress has been made it seems unlikely that the problem of the origin of cosmic rays will be regarded as completely solved by the centenary of their discovery in 2012.
地球は常に、1912年の発見論文の言葉を借りれば「極めて透過力の高い電離放射線」であり、地球外起源のものに bombard されていることは、およそ一世紀にわたって知られてきた。これらの宇宙線粒子は、そのエネルギーが少なくとも10²⁰ eVにまで及ぶことが現在では知られている。これは巨視的なエネルギー量、実際には約16 Jに相当するが、すべての証拠はこれが陽子を含む通常の原子核によって運ばれていることを示している。しかしながら、このような極端な事象は非常に稀であり、宇宙線の大部分はより穏やかでありながらも依然として非常に高いエネルギーを持つ。拡散衝撃波加速の理論は、強い無衝突プラズマ衝撃波で働くフェルミ加速の一種であり、現在のところ宇宙線の起源を説明する最有力の候補である。本講演では、この加速過程に関する現在の理解と観測的状況について述べる。また、加速過程に関連するいくつかの興味深いプラズマ物理の諸問題についても議論する。大きな進展が遂げられてきたものの、2012年の発見100周年までに宇宙線の起源の問題が完全に解決されていると見なされる可能性は低いと思われる。