中国科大首次观测到高能宇宙射线一重要现象

记者2月25日从中国科学技术大学获悉，近日，该校胡广月和陆全明教授合作的科研团队，首次观测到磁化无碰撞冲击波中“费米加速循环”的单次反射加速过程产生的准单能离子。研究成果在线发表于《科学·进展》。

无碰撞冲击波是宇宙中最强大的粒子加速器。带电粒子在无碰撞冲击波上下游之间反射时会多次循环产生高能宇宙射线。磁化无碰撞冲击波中的“费米加速循环”最早由费米提出，它被认为是宇宙中高能带电粒子的主要加速机制。

然而，由于空间探测的不足，学界对无碰撞冲击波的形成和演化以及高能宇宙射线的加速过程仍然缺乏全面的理解，对高能宇宙射线“费米加速循环”的单次反射加速过程还缺乏实验观测，对哪种“预加速机制”占主导的问题仍有较大争议。

中国科大研究团队利用上海“神光II”大型激光装置烧蚀靶物质产生高速等离子体流，首次在实验室内观测到磁化无碰撞冲击波中“费米加速循环”对离子的单次反射加速现象，与卫星在地球“弓形波”中探测到的现象一致。研究表明，漂移加速主导了此次实验和地球“弓形波”中的离子加速过程，这一机制相较于冲浪加速机制具有更高的加速效率。

研究者表示，由此可见实验室研究可以补充遥感及飞行器探测的不足，该成果有望显著促进高能宇宙射线研究的发展，实验中观测到的相关数据也为改进激光驱动的离子加速器设计提供了参考。（记者 陈婉婉）