科技日報訊 （記者代小佩）北京大學地球與空間科學學院教授、澳門科技大學太空科學研究所所長宗秋剛團隊研究發現，空間等離子體中存在一種新型電子尺度相干結構，該結構中的平行電場和磁場可以將電子從各向同性轉變爲俘獲和流分佈。這意味着，太空微觀粒子中也存在“加速器”結構。相關成果論文1月30日在線發表於《自然·通訊》。
作爲論文通訊作者，宗秋剛表示，等離子體湍流是人類尚未完全理解的基本物理現象之一。磁化的等離子體湍流中的相干結構在質量傳遞、能量耗散和粒子加熱中發揮着重要作用。但目前人們並不清楚等離子體動力學尺度和電子尺度中能量的耦合方式。
宇宙空間充滿帶電粒子，這些帶電粒子繞着磁場迴旋，一個電子的迴旋半徑是宇宙中最小的尺度，即電子尺度。近期有相關研究表明，空間等離子體環境中存在一系列電子尺度相干結構，如電子尺度磁洞、電子尺度電流片等。
宗秋剛團隊在仔細分析美國發射的磁層多尺度（MMS）任務數據後，報告了一種新型電子尺度相干結構。這種微觀結構的內部存在加速機制，且加速機制不受太陽或地球磁場等外界因素影響，團隊稱其爲“微觀粒子加速器”。研究團隊用電子迴旋遙測方法估算出該“加速器”的尺度大小。他們發現，該“加速器”結構大小約僅爲2.2個電子迴旋半徑。
研究團隊還通過自主開發的電子捕獲模型發現，該“微觀粒子加速器”的電子捕獲和加速過程自成獨立系統，幾乎不受外界影響。在該模型中，電子在結構的中心被雙極平行電場俘獲並在磁場極大區加速。由於向外平行的電場力和向外磁鏡力的共同作用，結構的末端形成了雙向電子噴流。
上述發現有助於解釋空間和天體系統中電子尺度的能量耗散及等離子體的加熱加速現象，爲深入理解湍流能量耗散以及空間等離子體相干結構的產生提供了新思路。
