北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、澳門科技大學(xué)太空科學(xué)研究所所長(zhǎng)宗秋剛團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，空間等離子體中存在一種新型電子尺度相干結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的平行電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以將電子從各向同性轉(zhuǎn)變?yōu)榉@和流分布。這意味著，太空微觀粒子中也存在“加速器”結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果論文1月30日在線發(fā)表于《自然·通訊》。
作為論文通訊作者，宗秋剛表示，等離子體湍流是人類尚未完全理解的基本物理現(xiàn)象之一。磁化的等離子體湍流中的相干結(jié)構(gòu)在質(zhì)量傳遞、能量耗散和粒子加熱中發(fā)揮著重要作用。但目前人們并不清楚等離子體動(dòng)力學(xué)尺度和電子尺度中能量的耦合方式。
宇宙空間充滿帶電粒子，這些帶電粒子繞著磁場(chǎng)回旋，一個(gè)電子的回旋半徑是宇宙中最小的尺度，即電子尺度。近期有相關(guān)研究表明，空間等離子體環(huán)境中存在一系列電子尺度相干結(jié)構(gòu)，如電子尺度磁洞、電子尺度電流片等。
宗秋剛團(tuán)隊(duì)在仔細(xì)分析美國(guó)發(fā)射的磁層多尺度（MMS）任務(wù)數(shù)據(jù)后，報(bào)告了一種新型電子尺度相干結(jié)構(gòu)。這種微觀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部存在加速機(jī)制，且加速機(jī)制不受太陽(yáng)或地球磁場(chǎng)等外界因素影響，團(tuán)隊(duì)稱其為“微觀粒子加速器”。研究團(tuán)隊(duì)用電子回旋遙測(cè)方法估算出該“加速器”的尺度大小。他們發(fā)現(xiàn)，該“加速器”結(jié)構(gòu)大小約僅為2.2個(gè)電子回旋半徑。
研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)自主開發(fā)的電子捕獲模型發(fā)現(xiàn)，該“微觀粒子加速器”的電子捕獲和加速過(guò)程自成獨(dú)立系統(tǒng)，幾乎不受外界影響。在該模型中，電子在結(jié)構(gòu)的中心被雙極平行電場(chǎng)俘獲并在磁場(chǎng)極大區(qū)加速。由于向外平行的電場(chǎng)力和向外磁鏡力的共同作用，結(jié)構(gòu)的末端形成了雙向電子噴流。
上述發(fā)現(xiàn)有助于解釋空間和天體系統(tǒng)中電子尺度的能量耗散及等離子體的加熱加速現(xiàn)象，為深入理解湍流能量耗散以及空間等離子體相干結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生提供了新思路。
北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、澳門科技大學(xué)太空科學(xué)研究所所長(zhǎng)宗秋剛團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，空間等離子體中存在一種新型電子尺度相干結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的平行電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以將電子從各向同性轉(zhuǎn)變?yōu)榉@和流分布。這意味著，太空微觀粒子中也存在“加速器”結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果論文1月30日在線發(fā)表于《自然·通訊》。
作為論文通訊作者，宗秋剛表示，等離子體湍流是人類尚未完全理解的基本物理現(xiàn)象之一。磁化的等離子體湍流中的相干結(jié)構(gòu)在質(zhì)量傳遞、能量耗散和粒子加熱中發(fā)揮著重要作用。但目前人們并不清楚等離子體動(dòng)力學(xué)尺度和電子尺度中能量的耦合方式。
宇宙空間充滿帶電粒子，這些帶電粒子繞著磁場(chǎng)回旋，一個(gè)電子的回旋半徑是宇宙中最小的尺度，即電子尺度。近期有相關(guān)研究表明，空間等離子體環(huán)境中存在一系列電子尺度相干結(jié)構(gòu)，如電子尺度磁洞、電子尺度電流片等。
宗秋剛團(tuán)隊(duì)在仔細(xì)分析美國(guó)發(fā)射的磁層多尺度（MMS）任務(wù)數(shù)據(jù)后，報(bào)告了一種新型電子尺度相干結(jié)構(gòu)。這種微觀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部存在加速機(jī)制，且加速機(jī)制不受太陽(yáng)或地球磁場(chǎng)等外界因素影響，團(tuán)隊(duì)稱其為“微觀粒子加速器”。研究團(tuán)隊(duì)用電子回旋遙測(cè)方法估算出該“加速器”的尺度大小。他們發(fā)現(xiàn)，該“加速器”結(jié)構(gòu)大小約僅為2.2個(gè)電子回旋半徑。
研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)自主開發(fā)的電子捕獲模型發(fā)現(xiàn)，該“微觀粒子加速器”的電子捕獲和加速過(guò)程自成獨(dú)立系統(tǒng)，幾乎不受外界影響。在該模型中，電子在結(jié)構(gòu)的中心被雙極平行電場(chǎng)俘獲并在磁場(chǎng)極大區(qū)加速。由于向外平行的電場(chǎng)力和向外磁鏡力的共同作用，結(jié)構(gòu)的末端形成了雙向電子噴流。
上述發(fā)現(xiàn)有助于解釋空間和天體系統(tǒng)中電子尺度的能量耗散及等離子體的加熱加速現(xiàn)象，為深入理解湍流能量耗散以及空間等離子體相干結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生提供了新思路。
本文鏈接：太空微觀粒子存在“加速器”結(jié)構(gòu)http://m.lensthegame.com/show-2-2617-0.html
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