電場加速粒子是能量由電磁場向粒子轉(zhuǎn)換的一種常見方式，其導(dǎo)致的粒子加熱/加速也是空間物理學(xué)、天文學(xué), 實(shí)驗(yàn)物理學(xué), 以及加速器物理中最基本的過程之一。當(dāng)粒子周期性運(yùn)動(dòng)的絕熱不變量被破壞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致粒子的非絕熱加速。這種加速方式可以在能量傳輸和轉(zhuǎn)換中發(fā)揮巨大的累積作用，從而產(chǎn)生大規(guī)模的粒子激發(fā)。

　　近日，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員聯(lián)合山東大學(xué)等國內(nèi)外合作者，利用MMS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，分析了一個(gè)嵌入在磁鞘湍流背景中的小尺度磁洞結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)磁洞結(jié)構(gòu)在收縮，同時(shí)其中心磁場在不斷下降；在磁洞塌縮過程中，束縛在結(jié)構(gòu)中的高能電子被加速而低能電子被減速。針對(duì)此現(xiàn)象，科研人員首次提出了磁洞的三維磁瓶結(jié)構(gòu)，并揭示了小尺度磁洞結(jié)構(gòu)的演化方式，提出了一種新的電子非絕熱加速過程——非絕熱塌縮加速過程。在這種加速過程中，不同能量的電子由于回旋半徑的不同導(dǎo)致其加速效果存在能量依賴性，由此可以解釋磁洞內(nèi)電子投擲角能量依賴性分布的形成原因。這一結(jié)果增加了我們對(duì)小尺度結(jié)構(gòu)中粒子的激發(fā)方式以及對(duì)宇宙中普遍的等離子體能量耗散過程的理解。

　　該研究成果近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊The Astrophysical Journal Letters上。文章鏈接

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