ICC訊 記者從北京師范大學了解到,我國科研人員依托上海高功率激光物理國家實驗室“神光Ⅱ”裝置,首次在實驗室實現(xiàn)激光驅(qū)動湍流磁重聯(lián)物理過程,并通過標度變換用于解釋太陽耀斑爆發(fā)現(xiàn)象,實驗證實湍流過程對耀斑快速觸發(fā)以及加速高能帶電粒子的重要性。相關論文于北京時間1月17日刊發(fā)在《自然物理》期刊上。
太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動現(xiàn)象,一次典型耀斑爆發(fā)釋放的能量相當于數(shù)十億枚氫彈的爆炸。耀斑能產(chǎn)生多波段輻射,劇烈的耀斑會嚴重影響日地空間環(huán)境和人類生活。因此,認識和了解耀斑活動具有重大意義。
目前的理論認為磁重聯(lián)導致了耀斑觸發(fā)。磁重聯(lián)是等離子體中方向相反的磁力線因互相靠近而發(fā)生的重新聯(lián)結的過程,重聯(lián)會將磁能快速轉(zhuǎn)化為等離子體熱能和動能。在天體物理中,磁重聯(lián)模型還被廣泛應用于恒星形成、太陽風與地球磁層的耦合、吸積盤物理以及伽馬暴研究。湍流磁重聯(lián)是等離子磁流體中磁場能量耗散的最有效方式之一,然而其尚未在實驗室得到直接證實和系統(tǒng)研究。
論文通訊作者、北京師范大學天文系仲佳勇教授領導的實驗室天體物理研究團隊,長期專注于利用強激光近距離、主動可控地模擬各類天體等離子體物理過程。早在2010年,仲佳勇與合作者就成功模擬了太陽耀斑中環(huán)頂X射線源和重聯(lián)噴流。仲佳勇介紹,利用高能量激光系統(tǒng),科學家能在實驗室中獲得極端物理實驗條件,模擬多種高能量密度天體物理現(xiàn)象。這種研究方法不僅可以用來驗證天文觀測理論模型,還可為發(fā)現(xiàn)新物理過程提供新途徑。
團隊此次在前期工作的基礎上,提出了利用“神光Ⅱ”四路激光多點燒蝕金屬靶,設計具有微擾特征且磁性相反的等離子體磁環(huán)來增大磁場相互作用區(qū),進而實現(xiàn)湍流磁重聯(lián)的實驗構想。仲佳勇告訴科技日報記者,他們此次在實驗上首次利用激光等離子體的方式驅(qū)動湍流磁重聯(lián),激光等離子體更加容易標度變換到太陽耀斑等離子體,從而可對太陽耀斑進行更加細致和系統(tǒng)的定量研究。該研究還發(fā)現(xiàn),實驗湍流磁重聯(lián)中高能電子的加速主要來源于重聯(lián)電場,而費米加速過程可以忽略,這對傳統(tǒng)高能電子加速機制提出了新的認識和理解。
新聞來源:科技日報
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