直接实验室观察揭示了宇宙粒子加速的关键机制

中国科学技术大学(USTC)的研究人员通过反射激光生成的磁化无碰撞冲击来实现第一个直接实验室对离子加速的直接观察。该观察结果表明,离子如何通过弹跳超临界冲击(Fermi加速机制核心)来获得能量。该研究发表在科学进步中。

来源:英国物理学家网首页
激光驱动的磁化无碰撞冲击实验。学分:Hui-Bo Tang等。

中国科学技术大学(USTC)的研究人员通过反射激光生成的磁化无碰撞冲击来实现第一个直接实验室对离子加速的直接观察。该观察结果表明,离子如何通过弹跳超临界冲击(Fermi加速机制核心)来获得能量。该研究发表在科学进步中。

已发布 科学进步。

无碰撞冲击是负责将带电颗粒加速到极端能量的宇宙动力。这种加速度涉及颗粒反复越过冲击战线,从而逐渐获得能量。但是,粒子最初如何获得足够的能量进入这个周期?已经出现了两种相互竞争的理论,分别是冲击漂移加速度(SDA)和冲击冲浪加速度(SSA),但是空间和以前的实验室实验的观察局限性使问题尚未解决。

冲击

在中国的Shenguang-II激光设施进行的这项新实验重现了受控的天体物理冲击场景。研究人员使用高能量激光器来产生磁化的环境等离子体和超音速“活塞”等离子体。当活塞以超过400 km/s的速度与环境等离子体碰撞时,它产生了超临界的准垂直冲击,类似于在地球附近观察到的超临界。

高级诊断,包括光学干涉法和飞行时间测量值,捕获了冲击的结构和离子动力学。该小组观察到一个准单调的离子束在上游以1,100–1,800 km/s的速度流,是冲击速度的两到四倍。这种快速离子组件反映了在地球冲击中检测到的签名,但具有前所未有的清晰度。

实验和1D PIC模拟中的离子速度光谱。学分:Hui-Bo Tang等。 电磁场 磁场 惯性限制融合 更多信息: 科学进步 doi:10.1126/sciadv.adn3320
离子速度光谱。学分:Hui-Bo Tang等。 电磁场 磁场 惯性限制融合 更多信息: 科学进步doi:10.1126/sciadv.adn3320