記者2月25日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，近日，該校胡廣月和陸全明教授合作的科研團(tuán)隊(duì)，首次觀測(cè)到磁化無(wú)碰撞沖擊波中“費(fèi)米加速循環(huán)”的單次反射加速過(guò)程產(chǎn)生的準(zhǔn)單能離子。研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》。
無(wú)碰撞沖擊波是宇宙中最強(qiáng)大的粒子加速器。帶電粒子在無(wú)碰撞沖擊波上下游之間反射時(shí)會(huì)多次循環(huán)產(chǎn)生高能宇宙射線。磁化無(wú)碰撞沖擊波中的“費(fèi)米加速循環(huán)”最早由費(fèi)米提出，它被認(rèn)為是宇宙中高能帶電粒子的主要加速機(jī)制。
然而，由于空間探測(cè)的不足，學(xué)界對(duì)無(wú)碰撞沖擊波的形成和演化以及高能宇宙射線的加速過(guò)程仍然缺乏全面的理解，對(duì)高能宇宙射線“費(fèi)米加速循環(huán)”的單次反射加速過(guò)程還缺乏實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，對(duì)哪種“預(yù)加速機(jī)制”占主導(dǎo)的問(wèn)題仍有較大爭(zhēng)議。
中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)利用上海“神光II”大型激光裝置燒蝕靶物質(zhì)產(chǎn)生高速等離子體流，首次在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)觀測(cè)到磁化無(wú)碰撞沖擊波中“費(fèi)米加速循環(huán)”對(duì)離子的單次反射加速現(xiàn)象，與衛(wèi)星在地球“弓形波”中探測(cè)到的現(xiàn)象一致。研究表明，漂移加速主導(dǎo)了此次實(shí)驗(yàn)和地球“弓形波”中的離子加速過(guò)程，這一機(jī)制相較于沖浪加速機(jī)制具有更高的加速效率。
研究者表示，由此可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)室研究可以補(bǔ)充遙感及飛行器探測(cè)的不足，該成果有望顯著促進(jìn)高能宇宙射線研究的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù)也為改進(jìn)激光驅(qū)動(dòng)的離子加速器設(shè)計(jì)提供了參考。（記者 陳婉婉）
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