空间中心科研人员揭示一种在微尺度电磁环境中电子的加速过程

　　电场加速粒子是能量由电磁场向粒子转换的一种常见方式，其导致的粒子加热/加速也是空间物理学、天文学, 实验物理学, 以及加速器物理中最基本的过程之一。当粒子周期性运动的绝热不变量被破坏时，会导致粒子的非绝热加速。这种加速方式可以在能量传输和转换中发挥巨大的累积作用，从而产生大规模的粒子激发。

　　近日，中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室科研人员联合山东大学等国内外合作者，利用MMS卫星观测数据，分析了一个嵌入在磁鞘湍流背景中的小尺度磁洞结构。研究发现这个磁洞结构在收缩，同时其中心磁场在不断下降；在磁洞塌缩过程中，束缚在结构中的高能电子被加速而低能电子被减速。针对此现象，科研人员首次提出了磁洞的三维磁瓶结构，并揭示了小尺度磁洞结构的演化方式，提出了一种新的电子非绝热加速过程——非绝热塌缩加速过程。在这种加速过程中，不同能量的电子由于回旋半径的不同导致其加速效果存在能量依赖性，由此可以解释磁洞内电子投掷角能量依赖性分布的形成原因。这一结果增加了我们对小尺度结构中粒子的激发方式以及对宇宙中普遍的等离子体能量耗散过程的理解。

　　该研究成果近期发表在国际学术期刊The Astrophysical Journal Letters上。文章链接

　　（供稿：天气室）