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符慧山教授在磁重联领域取得“颠覆性”成果

2017年04月12日 10:44
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我院空间科学系青年千人符慧山教授最近在磁重联研究领域取得重要进展,相关研究成果“Intermittentenergy dissipation by turbulent reconnection”发表于国际空间物理学著名期刊GeophysicalResearch LettersGRL)上,并被美国地球物理协会(AGU)评为研究亮点(AGUResearch Spotlights)。美国地球物理学会(AGU)和欧洲空间局(ESA)分别对该项成果做出了专题报道(见下文链接)。在美国地球物理学会的专题报道中,该项成果被认为是“颠覆了磁重联的传统观念”(upendconventional wisdom);在欧洲空间局的专题报道中,该项成果被认为“挑战了当前对磁重联的认识”(challengethe current view of magnetic reconnection)  

磁重联是空间物理,天体物理和实验等离子体物理中的一个基本过程,是宇宙空间最有效的能量转换和释放方式,同时也是造成太阳耀斑,日冕物质抛射,地球磁层亚暴,以及受控热核聚变中磁扰的直接原因。研究磁重联不仅有科学意义,也有应用价值。美国宇航局2015年发射的MMS卫星计划,其主要探测目标就是磁重联。

1946年磁重联概念被首次提出以来,教科书中所描述的磁重联的经典图像是:两根反平行的磁力线相互靠近,断裂(形成X线),并重新联接。因此,在传统磁重联的理论框架中,X点是发生能量转换和释放的核心区域(Fordecades, the classic introductory textbook picture of magnetic reconnectiondepicts two parallel lines that pull themselves together into an X-shape,见AGU报道)。符慧山教授等人的最新成果否定这一观念(Thisis the conventional wisdom, but is not what the analysis from Fu et al. shows,见AGU报道)。他们发现:磁重联中能量耗散并非发生在X点,而是发生在O点。在磁重联发生的过程中,X点处没有电流、没有湍动、没有能量耗散;相反在O点处存在很强的灯丝电流、湍动、以及巨大的能量耗散。这一结果挑战了过去几十年所建立起来的磁重联的理论框架。美国地球物理学会认为这一结果将引发剧烈的讨论(aresult that is likely to spark a great deal of discussion,见AGU报道),并促使人们对磁重联现象进行重新思考(rethinkof the standard view of magnetic reconnection)。

此项成果是通过分析欧洲空间局Cluster卫星数据所得到的。在研究工作中,符慧山教授等人使用了他们自创的FOTE方法——该方法在2015年以封面文章的形式发表于空间物理学著名期刊JGR上并受到了国际同行的广泛关注。正是得益于该方法,此次发现才能成为可能。

该研究工作受到了青年千人计划启动经费和国家自然科学基金项目的支持。

 

论文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016GL071787/full

美国地球物理学会(AGU)专题报道链接:

https://eos.org/research-spotlights/for-magnetic-reconnection-energy-o-not-x-might-mark-the-spot

欧洲空间局(ESA)首页报道链接:http://sci.esa.int/home/

欧洲空间局(ESA) Cluster卫星计划专题报道链接:

http://sci.esa.int/cluster/58994-o-marks-the-spot-for-magnetic-reconnection/

 




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