天體電漿中坍塌湍動場加速研究

《天體電漿中坍塌湍動場加速研究》是依託南昌大學，由劉三秋擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：天體電漿中坍塌湍動場加速研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：劉三秋
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

電漿加熱和高能粒子的加速一直是天體電漿物理面臨的重大前沿課題之一。加速粒子需要激波波陣面附近存在足夠大的磁場。如果沒有足夠大的磁場，加速粒子的最大能量非常低，其在天體高能粒子加速中幾乎不起作用。最新的脈動X射線熱點觀測表明，超新星遺蹟的磁場比科學家們之前想像的要強大得多。還有證據表明在超新星遺蹟中電子可以被加速到一百太電子伏特，甚至質子也可能被加速到如此之高的能量。可見，宇宙射線加速理論的核心就是磁場強度。本課題從坍塌動力論出發，研究天體電漿中波-波和波-粒子非線性作用所決定的坍塌不穩定性產物-空間間歇的自生磁場，該自生磁場將很快坍塌至極高的強度，這種快坍塌的低頻電磁場將對粒子進行一次加速，坍塌的湍動場將對粒子進行二次加速（湍動加速），通過計算可獲得被加速粒子的能譜。探究宇宙高能粒子的產生新機制以及它們與宇宙星系活動的關係，對天體電漿物理具有很大的意義和實際價值。

結題摘要

探究高能粒子的產生機制是了解宇宙星系活動的關鍵。局域性高強度低頻電磁場的坍塌及其湍動對電漿加熱和粒子加速至關重要。圍繞本項目的研究目標，研究了相對論性電漿中自生磁場及其坍塌動力學非線性效應；給出了強電磁波在電漿中的調製坍塌相互作用的物理圖像；研究了正負電子對電漿中的動力學非線性效應；分析自引力系統中自生電性與磁性引力場的調製坍塌過程；得到電漿中強朗繆爾湍動譜以及探究朗繆爾湍動加速機制；給出了含超熱粒子電漿中波的色散關係以及其中的動力學非線性結構的形成機制。研究表明這種低頻的電磁場將很快調製坍塌至極高的強度，並形成湍動狀態。快坍塌的低頻電磁場將有效地對粒子進行一次加速，此後湍動場將對粒子進行二次加速(湍動加速)，得到的加速粒子的能譜能很好地解釋實驗觀測現象。利用實驗室電漿物理來模擬研究天體環境中的觀測現象是目前越來越受到關注的新型手段；同時，天體物理也為實驗室電漿的研究和發展提供了方向。因此，本項目提出的坍塌的湍動場的粒子加速機制，具有一定的普適意義。