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電漿湍動加速| 【中文詞條】 電漿湍動加速 【外文詞條】plasma turbulence acceleration 【作者】 李曉卿 電漿的一個最重要特性是不穩定性。微小的擾動就能在電漿中激起各種電漿波(或稱為電漿激元)。這種電漿的激發態通常稱為電漿湍動(見電漿天體物理學)。湍動元(電漿波)和荷電粒子碰撞會引起它們之間的能量交換﹐從而導致粒子加速﹐這種現象稱為電漿湍動加速。這種加速效應帶有統計性質﹐和經典的費密加速類似。業已證明﹐電漿激元和荷電粒子間的碰撞總是導致粒子的加速率正比於L ﹐L 是兩激元之間的平均距離﹐也就是兩湍動元之間的平均尺度。這種關係是普遍的﹐並不取決於具體的加速機制。因而湍動元尺度越小﹐加速效率就越高。在電漿中﹐存在各種高頻電漿波﹐它們的波長是短的﹐所以﹐加速效率就比費密加速效率大得多。計算表明﹐如果太陽緩變射電是由電漿中的電子振湯波( 朗繆爾波)轉化來的﹐那么﹐這種電子波就能在一天之內把足夠多的粒子加速到具有相當於一個耀斑爆發的能量。可見﹐這種湍動加速效率是非常高的。電漿湍動加速通常包括兩種情況﹕如果電漿波的相速度大於粒子的熱運動速度﹐那么﹐這種電漿波只能加速少數快粒子﹐這叫作電漿純粹加速﹔如果波的相速度小於被加速粒子的熱運動速度﹐那么﹐大多數粒子都能被這種電漿波加速﹐這叫作電漿湍動加熱。 對於活動星系核﹑類星體﹑脈衝星﹑蟹狀星雲等﹐不管它們的輻射機制如何﹐為了得到和觀測資料一致的結果﹐總得假定它們的高能粒子數隨能量的分布是採取冪指數形式的。正是考慮到電漿湍動加速效應﹐才有可能自洽地獲得粒子的這種 冪律譜。 |
