- EI会议期刊一般的投稿方法 59
- 清华大学 生命学院时松海课题组揭 52
- 探讨一些物流工程方向优秀的论文题 51
- 教师发表论文晋级职称有用吗 40
- 评职称怎么在1-3个月内快速发表 58
- 眼科必投SCI!性价比超高的权威 41
- 微分方程的魅力:解密自然现象的数 66
- 综述论文的结构包含哪些部分 48
- 清华长庚医院全面启动临床转化科学 45
- 小论文是否需要查重? 63
- 解剖学优秀论文题目有哪些? 41
- 探讨SCI论文写作和发表的步骤 43
- 南方科技大学材料科学在反式钙钛矿 58
- 清华大学深圳国际研究生院刘碧录团 58
- 本科论文的查重是以什么样的形式展 53
- 浙江理工大学 22406
- 河北师范大学资源与环境学院 20379
- 湖南诗和远方出版文化传媒有限公司 7398
- 武汉新材料科学学会 1394
- 中国中医古籍挖掘整理委员会 22385
- WILL 23373
- 南京世通展览服务有限公司 7384
- 上海市人民政府 17396
- 江苏省姓氏文化研究会 17392
- HKSME 22365
- VFEAVW 1365
- 成都西经医院管理研究院 20409
- 上海海事大学 22404
- GSRA学术会议 23405
- 国际工学技术出版协会 20407
- IWEBM2018 organi 22390
- 第四军医大学 1398
- 北京艾尚国际展览有限公司 1355
- 上海熠诺文化传播有限公司 20426
- 香港机械工程师协会 22404
北京大学物理学院乔宾课题组与合作者成功开展激光驱动三维同步质子照相实验并验证天体磁场起源新机制
2024/04/25
宇宙中充满了磁场,从实验室、地磁层、太阳系,到遥远的星系和星系团,磁场的身影无处不在,磁场的产生及演化深刻影响着各种天体动力学过程。然而,磁场的起源是长期困扰人类的未解之谜。由于天体中绝大部分物质都是处于等离子体状态,一个合理的推测是这些磁场产生于等离子体的运动,由等离子体动能转化为磁能。但是,由于缺乏近距和细致的观测手段,具体的产生机制尚不清楚。在激光聚变等重大需求牵引下发展起来的大型激光装置可在实验室小空间、短时间内产生类似天体环境的高温、高压、强辐射和强电磁场等极端条件,通过标度变换,为天体物理提供了开展主动、近距、可控、可重复的实验研究新范式,催生出“实验室天体物理”这一国际前沿热点。基于高功率激光烧蚀靶物质产生的高能量密度等离子体中自生磁场的产生和演化研究,为模拟和揭示天体磁场起源提供了重要的实验平台。然而,目前实验中对自生磁场细致结构的诊断仍是一大难题,这是因为传统的质子照相技术都是二维的路径积分,丢失了磁场内部精细结构。
最近,北京大学物理学院重离子物理研究所乔宾教授课题组与中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室、上海激光等离子体研究所合作,在国际上首次发展了三维同步质子照相技术,实现时间同步精度相对误差小于10皮秒(10—11秒),成功开展了强激光驱动的类天体等离子体中自生磁场产生及演化的三维同步质子照相实验,首次获得了自生磁场高空间精度、时间演化的精细三维拓扑结构。通过对其分析,研究团队发现并实验验证了天体等离子体中由温度梯度驱动的动理学Weibel电磁不稳定性是天体磁场起源的重要机制。2024年4月3日,相关研究成果以《基于三维同步质子照相的温度梯度驱动韦伯磁生成的实验室证据》("Laboratory evidence of Weibel magnetogenesis driven by temperature gradient using three-dimensional synchronous proton radiography")为题,在线发表于《科学进展》(Science Advances)期刊。
图1. 自生磁场及三维同步质子照相实验示意图
三维同步质子照相实验在星光-III装置上开展,实验方案如图1所示。研究团队基于星光-III装置能够同步输出纳秒(ns)、皮秒(ps)和飞秒(fs)脉冲的独特能力,发展了三维同步质子照相技术:利用纳秒脉冲烧蚀产生具有陡峭温度梯度的热膨胀等离子体,利用相对论皮秒和飞秒脉冲分别驱动质子源从正向和侧向对自生磁场的空间结构进行同步诊断。
研究团队分别测量了重元素材料铜(Cu)和轻元素材料塑料(CH)自生磁场的三维空间结构以及各自的等离子体状态参数,如图2所示,发现前者的自生磁场只存在较大尺度的宏观结构,而后者中存在丰富的丝状结构,这种丝状结构与理论模型预测的温度梯度驱动的动理学Weibel磁场有很高的相似度。结合辐射磁流体和动理学耦合的集成数值模拟重现了实验结果的主要特征,如图3所示,并给出了温度梯度驱动Weibel不稳定性产生磁场的确凿证据,解释了造成两种等离子体自生磁场差异的原因。将这些结果应用于弱碰撞的星系团内介质,计算表明温度梯度驱动的Weibel磁场能够解释天文观测结果的主要特征。因此,研究成果揭示了天体磁场起源的一种重要机制:温度梯度驱动的Weibel不稳定性;发展的三维质子照相技术也将在惯性约束聚变和高能量密度物理研究中发挥重要作用。
图2. 自生磁场的三维同步质子照相实验结果。(A)—(C)和(D)—(E)分别是Cu等离子体的侧向和正向照相结果;(F)—(H)和(I)—(J)分别是CH等离子体的侧向和正向照相结果
图3. 数值模拟给出的自生磁场结构和规律。(A) CH等离子体自生磁场;(B) Cu等离子体自生磁场;(C)和(D)分别是磁场强度和特征空间尺度随时间的增长
北京大学物理学院博雅博士后赵忠海、中国工程物理研究院激光聚变研究中心助理研究员贺书凯、上海激光等离子体研究所助理研究员安红海为共同第一作者。乔宾与中国工程物理研究院激光聚变研究中心朱少平研究员为共同通讯作者。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委重点项目、杰出青年科学基金、中国科学院战略重点研究计划等的大力支持。
文章来源北京大学新闻网,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
北京大学城市与环境学院朱彪课题组在PNAS发表论文,揭示全土壤剖面增温对微生物碳利用效率的影响
上海交通大学机械与动力工程学院在电卡制冷器件研究方面取得进展
中国科学院地质与地球物理研究所在板块构造起始时代研究方面取得进展
第四届计算机图形学、图像与虚拟化研究国际会议(ICCGIV 2024)(2024-05-17)
第九届机电控制技术与交通运输国际学术会议(ICECTT 2024)(2024-05-24)
2024年教育政策与实践研讨会(ICEPP 2024)(2024-05-24)
第三届机电一体化与机械工程国际会议(ICMME2024)(2024-05-24)
2024年电子器件、传感控制技术与光学机械工程国际学术会议(EDSCTOE 2024)(2024-05-25)
第十四届地质和地球物理学国际会议(ICGG 2024)(2024-05-31)
2024年食品工程与农业科学国际会议(ICFEAS 2024)(2024-06-02)
2024年第三届网络、通信与信息技术国际会议(CNCIT 2024)(2024-06-07)
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
2024年计算机网络与通信技术国际会议(ICCNCT 2024)(2024-5-21)
2024年石油化工、岩土地质勘探与矿产资源国际学术会议(PIGGEMR 2024)(2024-7-27)
2024马克思主义、教育与艺术国际会议(ICMEA 2024)(2024-6-23)
2024年哲学、艺术鉴赏与数字媒体国际会议(PAADM 2024)(2024-6-29)
2024年城市规划与可持续发展国际研讨会(ISUPSD 2024)(2024-6-28)
第二届食品科学与生物医药国际学术会议(ICFSB 2024)(2024-5-25)
2024年知识经济与智慧金融国际学术会议(ICKESF 2024)(2024-6-30)
2024年控制科学、电气工程与机电一体化国际研讨会议(ISCSEEM 2024)(2024-6-28)
2024数据统计与经济发展国际会议(ICDSED 2024)(2024-6-30)
第八届会计与财务管理国际研讨会 (AFM 2024)(2024-10-25)