科技日报讯 （记者代小佩）北京大学地球与空间科学学院教授、澳门科技大学太空科学研究所所长宗秋刚团队研究发现，空间等离子体中存在一种新型电子尺度相干结构，该结构中的平行电场和磁场可以将电子从各向同性转变为俘获和流分布。这意味着，太空微观粒子中也存在“加速器”结构。相关成果论文1月30日在线发表于《自然·通讯》。
作为论文通讯作者，宗秋刚表示，等离子体湍流是人类尚未完全理解的基本物理现象之一。磁化的等离子体湍流中的相干结构在质量传递、能量耗散和粒子加热中发挥着重要作用。但目前人们并不清楚等离子体动力学尺度和电子尺度中能量的耦合方式。
宇宙空间充满带电粒子，这些带电粒子绕着磁场回旋，一个电子的回旋半径是宇宙中最小的尺度，即电子尺度。近期有相关研究表明，空间等离子体环境中存在一系列电子尺度相干结构，如电子尺度磁洞、电子尺度电流片等。
宗秋刚团队在仔细分析美国发射的磁层多尺度（MMS）任务数据后，报告了一种新型电子尺度相干结构。这种微观结构的内部存在加速机制，且加速机制不受太阳或地球磁场等外界因素影响，团队称其为“微观粒子加速器”。研究团队用电子回旋遥测方法估算出该“加速器”的尺度大小。他们发现，该“加速器”结构大小约仅为2.2个电子回旋半径。
研究团队还通过自主开发的电子捕获模型发现，该“微观粒子加速器”的电子捕获和加速过程自成独立系统，几乎不受外界影响。在该模型中，电子在结构的中心被双极平行电场俘获并在磁场极大区加速。由于向外平行的电场力和向外磁镜力的共同作用，结构的末端形成了双向电子喷流。
上述发现有助于解释空间和天体系统中电子尺度的能量耗散及等离子体的加热加速现象，为深入理解湍流能量耗散以及空间等离子体相干结构的产生提供了新思路。
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