热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

太空微观粒子存在“加速器”结构

2024-02-01 11:39     来源:科技日报     等离子体 粒子加速器
北京大学地球与空间科学学院教授、澳门科技大学太空科学研究所所长宗秋刚团队研究发现,空间等离子体中存在一种新型电子尺度相干结构,该结构中的平行电场和磁场可以将电子从各向同性转变为俘获和流分布。这意味着,太空微观粒子中也存在“加速器”结构。相关成果论文1月30日在线发表于《自然·通讯》。

作为论文通讯作者,宗秋刚表示,等离子体湍流是人类尚未完全理解的基本物理现象之一。磁化的等离子体湍流中的相干结构在质量传递、能量耗散和粒子加热中发挥着重要作用。但目前人们并不清楚等离子体动力学尺度和电子尺度中能量的耦合方式。

宇宙空间充满带电粒子,这些带电粒子绕着磁场回旋,一个电子的回旋半径是宇宙中最小的尺度,即电子尺度。近期有相关研究表明,空间等离子体环境中存在一系列电子尺度相干结构,如电子尺度磁洞、电子尺度电流片等。

宗秋刚团队在仔细分析美国发射的磁层多尺度(MMS)任务数据后,报告了一种新型电子尺度相干结构。这种微观结构的内部存在加速机制,且加速机制不受太阳或地球磁场等外界因素影响,团队称其为“微观粒子加速器”。研究团队用电子回旋遥测方法估算出该“加速器”的尺度大小。他们发现,该“加速器”结构大小约仅为2.2个电子回旋半径。

研究团队还通过自主开发的电子捕获模型发现,该“微观粒子加速器”的电子捕获和加速过程自成独立系统,几乎不受外界影响。在该模型中,电子在结构的中心被双极平行电场俘获并在磁场极大区加速。由于向外平行的电场力和向外磁镜力的共同作用,结构的末端形成了双向电子喷流。

上述发现有助于解释空间和天体系统中电子尺度的能量耗散及等离子体的加热加速现象,为深入理解湍流能量耗散以及空间等离子体相干结构的产生提供了新思路。

推荐阅读

最重原子精确测量首次完成

据德国耶拿·弗里德里希·席勒大学官网25日报道,包括该校科学家在内的一个国际研究团队首次对已知最重的高度离子化原子类氦铀进行了超精确X射线光谱测量。他们成功在最重原子核的超强库仑场中,解开并分别测试了单电子双环和双电子的量子电动力学效应。这项研究有助揭示一个长久以来的秘密:在物质最内部,是什么将世界紧密维系在一起。相关论文发表于1月24日出版的最新一期《自然》杂志。 2024-01-29

英国投资新中子设施

该设施由一台新型粒子加速器组成,是全球少数已知的提供精确可追踪中子标准的设施之一。 2024-01-18

狂飙的重离子有多强——赵红卫院士 | 科学讲坛

​兰州重离子加速器国家实验室主要从事重离子物理前沿和应用研究,包含了原子核物理、高离化态原子分子物理、核天体物理、材料科学、生命科学、先进粒子加速器等研究领域。 2023-12-23

紧凑型加速器产生百亿电子伏能量

粒子加速器在半导体应用、医学成像与治疗以及材料、能源和医学研究方面具有巨大的潜力。但传统加速器需要很大的运行空间,非常昂贵,只有少数国家实验室和大学才有。据最新一期《极端条件下的物质与辐射》杂志报道,包括美国得克萨斯大学奥斯汀分校在内的研究团队展示了一种长度不到20米的紧凑型粒子加速器,名为先进激光尾流场加速器,它可产生能量为100亿电子伏的电子束。 2023-12-01

对撞机中微子的首次探测结果令人兴奋

为了捕捉超轻、不带电的中微子,科学家们建造了无数庞大的地下探测器阵列。各种实验以核反应堆、太阳内部的聚变反应以及超新星等强大的天体物理现象中产生的中微子为目标。 2023-11-16

阅读排行榜