新的研究發現,電子可以達到ultra-relativistic能量非常特殊的條件沒有等離子體在磁層空間。

最近來自美國宇航局的范艾倫輻射探測飛船的測量顯示,電子可以達到ultra-relativistic能量接近光速飛行。 海莉Allison,尤里Shprits和合作者的德國地球科學研究中心顯示在哪些條件下發生如此強烈的加速度。 他們已經證明在2020年太陽風暴中等離子體波起到至關重要的作用。 然而,它以前不清楚為什么如此高的電子能量不實現太陽風暴。 在《科學的進步艾莉森,Shprits和他的同事們現在表明,極端消逝的背景等離子體密度是至關重要的。

在ultra-relativistic能量,電子移動接近光速。 相對論的法律成為最重要的。 粒子的質量增加十倍,時間正在放緩,距離減少。 如此高的能量,成為最危險的帶電粒子即使最好的保護衛星。 幾乎沒有屏蔽可以阻止他們,他們會破壞敏感的電子收費。 預測他們的出現——例如,作為觀察的一部分空間天氣的練習在地球科學對現代基礎設施,因此非常重要。

調查條件的巨大的加速度電子,艾莉森和Shprits使用數據從一個雙重使命,“范艾倫輻射探測器,”美國宇航局在2012年推出。 目的是使詳細測量輻射帶,所謂的范艾倫輻射帶,環繞地球一個甜甜圈形狀的地面空間。 ——在其他空間——積極的和消極的帶電粒子的混合物形成一個所謂的等離子體。 等離子體波可以被理解為電場和磁場的波動,興奮的太陽風暴。 他們是一個電子的加速的重要推動力量。

在任務期間,太陽風暴產生ultra-relativistic電子和風暴沒有這個效果觀察。 背景等離子體的密度是一個強大的加速度的決定性因素:電子與ultra-relativistic能量只觀察到增加時,等離子體密度下降到非常低的值只有十個粒子每立方厘米,而通常這種密度高出五到十倍。

使用一個數值模型,包含了如此極端的等離子體損耗,作者表明,低密度的時期創造優惠條件的加速度電子——從最初的幾十萬到超過七百萬電子伏特。 分析范艾倫輻射探測器的數據,研究人員利用機器學習的方法,這是由地理的發展。 X網絡。 他們使作者推斷的總等離子體密度測量電場和磁場的波動。

 “這項研究表明,地球輻射帶的電子可以立即加速本地ultra-relativistic能量,如果等離子體環境的條件下,等離子體波和暫時的等離子體密度低,是正確的。 粒子可以被視為沖浪在等離子體波。 極低的等離子體密度的地區他們可以把大量的能量從等離子體波。 類似的機制可能是在工作中不但的外行星木星或土星和其他天體物理等對象,“尤里Shprits表示德國部分空間物理和空間天氣和波茨坦大學教授。

”因此,達到如此極端的能量,一個兩級加速過程不需要,只要認為,首先從外部區域的磁氣圈的皮帶,然后在里面。 這也支持我們的研究結果從去年開始,“一節中增加了海莉Allison,博士后空間物理和空間天氣。