最新研究發現質子在衝擊波上“衝浪”

最新研究顯示，質子可以通過在太空中衝浪衝擊波(surfing shock waves)來獲得能量，例如太陽風與地球磁場相遇的弓形激波 (bow shock)

照片

圖片來源: https://thehackposts.com/

一項新實驗顯示，亞原子粒子可以通過類似於衝浪者捕捉波浪的過程加速。質子的速度提升不是來自海洋的膨脹，而是來自等離子體（帶電粒子的混合物）內的衝擊波。這種衝擊波是類似於音爆的擾動，以密度、溫度和壓力的突然增加為特徵。

這項研究可以幫助科學家更好地了解一些穿越宇宙的高能粒子。太空中的衝擊波被認為會推動帶電粒子，但仍不完全了解粒子是如何獲得能量的 

科學家曾預測，質子可以通過稱為衝擊衝浪加速的過程加速，該過程在磁場存在的情況下發生。粒子被沖擊波的電場推動，磁場幫助粒子保持在軌道上。如果粒子滑離衝擊波，磁場會扭曲粒子的軌跡，使其返回到波中，因此質子可以再次沖浪。

法國索邦大學物理研究團隊8 月 19 日在《自然物理學》期刊發表研究報告指出，在模擬某些類型的宇宙衝擊波的實驗中，質子達到了高達80,000 電子伏特的能量。例如，在太空中，類似的衝擊波發生在從太陽流出的帶電粒子與地球磁場相遇的地方，以及這些粒子在接近太陽系邊緣時急劇減速的地方，即所謂的終止衝擊波。

原始研究報告:

Laboratory evidence for proton energization by collisionless shock surfing

https://www.nature.com/articles/s41567-021-01325-w