中国科大首次实验观测到高能宇宙射线费米加速的单步过程

近日，中国科学技术大学胡广月教授和陆全明教授合作的科研团队，利用上海“神光Ⅱ”高功率激光装置，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。近日，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。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。

研究团队利用“神光Ⅱ”大型激光装置烧蚀靶物质产生的高速等离子体流，在磁化背景等离子体中驱动产生了速度400千米每秒、磁声马赫数6的超临界磁化无碰撞冲击波，测量到2至4倍于冲击波速度的准单能离子，这是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。