最新研究进展－数学与物理学专辑

强激光模拟太阳耀斑中环顶X射线源和重联喷流

张杰 科学院院士 中国科学院物理研究所赵刚 研究员 中国科学院国家天文台

磁重联是方向相反的磁力线因互相靠近而发生的重新联结的现象，它是等离子体物理中能量转化的一个基本过程。在天体物理中磁重联模型被广泛的应用于太阳耀斑、恒星形成、太阳风与地球磁层的耦合、吸积盘物理以及伽玛爆研究中。在实验室等离子体物理中，磁重联过程也引起了人们广泛的研究兴趣，其拓扑结构可以采用不同的能源驱动设备来构造，如Z箍缩、托克马克等。天体等离子体中磁重联模型有着许多间接的观测证据，其中最为著名的就是在太阳耀斑中观测到的环顶X射线源。传统的磁重联装置由于磁场强度较低等因素在标度变化下无法与大尺度的天体磁重联现象相比。利用强激光等离子体的自生磁场构造这种磁重联拓扑结构是在实验室研究磁重联物理现象的一个突破。长脉冲激光聚焦在平面靶上产生的等离子体的温度与密度梯度的方向极端不一致。这种温度和密度梯度的不一致将产生热电动势从而引发热电流，最终诱发环形的高达兆高斯量级的自生强磁场。并且在激光脉冲的持续时间内，这个自生磁场是准稳态的，“冻结”在激光等离子体表面来向四周扩散。依据这个准稳态的自生强磁场，利用上海光机所高功率激光物理联合实验室的神光II号装置巧妙的构造了激光等离子体磁重联拓扑结构。……