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磁重聯(lián)是許多空間和天體物理現(xiàn)象的一個(gè)基本過程，如太陽耀斑和磁亞暴，其中磁能作為等離子體能量釋放。眾所周知，電子動(dòng)力學(xué)在磁重聯(lián)的觸發(fā)機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用。然而在浩瀚的宇宙中觀察微小的電子尺度現(xiàn)象是極具挑戰(zhàn)性的。

對(duì)此，科學(xué)家們?cè)诩す猱a(chǎn)生的等離子體中創(chuàng)建了跟磁場(chǎng)直接耦合的情況下的電子。所謂的實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)使得科學(xué)家能夠進(jìn)入微型宇宙。

“在空間質(zhì)體中，關(guān)鍵角色有時(shí)會(huì)隱藏在小規(guī)模中。即使通過尖端的數(shù)值模擬也很難看到它們?cè)诖笠?guī)模空間現(xiàn)象中的行動(dòng)，”這項(xiàng)研究的論文作者Toseo Moritaka說道，“現(xiàn)在激光實(shí)驗(yàn)可以安排一個(gè)新階段來闡明它們的行動(dòng)。其結(jié)果將在宏觀和微觀的角度上為各種觀察和模擬搭建橋梁。”

通過使用集體湯姆森散射測(cè)量，在激光產(chǎn)生的等離子體中首次測(cè)量了跟電子級(jí)磁重聯(lián)有關(guān)的純電子流出。

“這項(xiàng)研究的成果不僅適用于空間和天體物理等離子體，而且還適用于航天器的磁推進(jìn)以及聚變等離子體，”研究論文第一作者Yasuhiro Kuramitsu說道，“微觀電子動(dòng)力學(xué)支配著宏觀現(xiàn)象如磁重聯(lián)和無碰撞沖擊。這是等離子體的一個(gè)獨(dú)特和普遍的屬性，在普通氣體和液體中是看不到的。現(xiàn)在我們可以在實(shí)驗(yàn)室里通過對(duì)等離子體和磁場(chǎng)的直接局部測(cè)量來解決這個(gè)問題。我們將通過在實(shí)驗(yàn)室中建立模型來解決宇宙中長(zhǎng)期存在的未決問題。了解等離子體的性質(zhì)可能會(huì)使我們實(shí)現(xiàn)，如聚變等離子體。”