中科大在湍动磁场重联电子加速领域取得重要进展—新闻—科学网

近日，中科重进展新中国科学技术大学陆全明和王荣生研究团队，大湍动磁在湍动磁场重联电子加速研究领域取得重要进展。场重相关成果在线发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。联电领域

论文第一作者为中科大博士生李新民，加速共同通讯作者为中科大地球和空间科学学院教授王荣生和陆全明。闻科

基于地球磁层多尺度卫星(MMS)原位探测数据，学网前述团队首次发现磁场重联扩散区可演化为湍流态。中科重进展新在处于湍动态的大湍动磁磁场重联扩散区，电子可通过多种加速机制（二阶费米、场重电子感应加速器加速、联电领域静电势等）被有效地加速至相对论能量（约为300KeV，加速KeV为千电子伏特），闻科并在分布函数上呈现幂律谱分布。学网幂律分布是中科重进展新指某个具有分布性质的变量，且其分布密度函数是幂函数的分布。

磁场重联是一种基本的等离子体物理过程。该过程中，磁自由能被快速地释放而转化为等离子体动能和热能，并产生高能电子。由磁场重联产生的高能电子被认为是伽马射线爆，太阳耀斑，以及磁暴等现象的主要驱动原因。

等离子体湍流是另一种基础的等离子体现象，广泛存在于空间等离子环境中。在等离子体湍流中，能量可以从大尺度输运到小尺度，最终在动力学尺度被耗散，并加热或加速等离子体。

前述两个基础的等离子体物理过程相互耦合，湍流可以由重联产生。反过来，重联的演化也会受到湍流影响。

利用高时空分辨率、高精度的卫星数据，研究团队在地球磁尾电流片中观测到一个正在发生重联的电流片，而且卫星穿越了重联的扩散区。与典型重联模型不同，该扩散区不是一个完整的层流电流片，而是破碎为大量电流丝。这些不同强度，不同尺度的电流丝在扩散区内沿着各个方向延伸（主要为x和y方向），并相互交织，形成了一个三维的网状电流体系，即该扩散区处于湍流状态。

在前述湍流态的扩散区内，高达300KeV的高能电子通量显著增加，且高能电子在分布函数上呈现幂律谱分布。研究结果表明，重联的扩散区可以演化为湍流状态，电子在湍流态的扩散区内可被有效加速至几百KeV。