《無碰撞磁重聯中電子動力學的理論和實驗室研究》是依託中國科學技術大學，由陸全明擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：無碰撞磁重聯中電子動力學的理論和實驗室研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：陸全明
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁重聯是指電漿電流片中磁力線自發或被強迫斷開和重新聯接的過程，它提供了一種將磁場能量快速轉化為電漿動能和熱能的物理機制。磁重聯和空間電漿中的許多爆發現象，如磁層亞暴、太陽耀斑等，密切相關。GEM系列研究的結果表明，離子擴散區中由離子和電子的分離運動引起的Hall效應決定了無碰撞磁重聯區的結構和重聯速度的快慢。但是在GEM系列研究中，初始時刻有一人為加的小擾動，重聯是由該小擾動觸發的。這也意味著GEM系列研究沒有考慮重聯的初始觸發機制。而最近的研究表明無碰撞磁重聯的觸發和電子擴散區內的電子動力學過程密切相關，電子擴散區還有可能被拉長並形成次級磁島。本項目擬採用粒子模擬和實驗室研究等手段，並結合衛星觀測資料來研究磁重聯中電子擴散區的電子動力學行為，揭示無碰撞磁重聯的觸發和電子擴散區中次級磁島的形成機制，以及其中的電子加速過程。實驗室研究擬在我校的線性磁化電漿裝置上進行。
結題摘要
磁場重聯是指電漿電流片中磁力線自發或被強迫斷開和重新聯接的過程，它提供了一種將磁場能量快速轉化為電漿動能和熱能的物理機制。磁場重聯和空間電漿中的許多爆發現象，如磁層亞暴、太陽耀斑等，密切相關。最近的研究表明電子動力學在無碰撞磁場重聯中起著重要的作用，我們通過粒子模擬，結合衛星觀測資料和地面實驗，研究了和無碰撞磁場重聯中和電子動力學相關的一些物理過程。通過粒子模擬研究了無碰撞磁重聯的出流區和大磁島中通過電子剪下流產生的K-H不穩定性誘發的次級重聯以及導致的電子加熱和加速；提出了一個解釋引導場重聯X點附近由電子壓力對角項主導的重聯電場自增長的理論模型，並通過粒子模擬進行了驗證；利用粒子模擬研究了無碰撞磁場重聯導致的偶極化鋒面處的電子的Betatron加速，並通過衛星觀測資料證實電子除在X點附近加速外，還可在偶極化鋒面處加速；利用衛星觀測資料揭示了磁場重聯擴散區內部小尺度磁島間的相互作用，最終演化為湍流的過程，並通過粒子模擬研究了多重X線重聯中產生磁島併合並過程中的能量電子加速並形成冪律譜的過程；利用粒子模擬研究了高功率雷射產生的電漿中的重聯過程，發現當產生的電漿泡的擠壓速度夠大時，可有效加速電子並形成冪律譜；我們還改建了的線性電漿裝置，發展了先進的電漿診斷系統，實現了磁場重聯。此外，我們還通過粒子模擬研究了準平行無碰撞激波面漣漪結構的產生，以及這種漣漪結構對粒子加速和激波面重構的影響；通過衛星觀測資料發現了地球輻射帶中哨聲波的諧波結構並提出了其形成機制。
