新聞網訊（通訊員顧旭東）1月21日，《Nature Physics》在線發(fā)表了電子信息學院倪彬彬課題組在地球輻射帶波粒相互作用方面取得的重要研究進展。該工作揭示了一種“反轉”型輻射帶電子能譜分布新現象，合理解釋了等離子體層嘶聲是產生該反轉型能譜的主要原因，從而推動了對輻射帶動力學過程與空間波粒相互作用機制的深入、全面認知。

論文題為“Plasmaspheric hiss waves generate a reversed energy spectrum of radiation belt electrons”（《等離子體層嘶聲產生一種反轉型輻射帶電子能譜》）。倪彬彬教授與美國科羅拉多大學趙泓博士是文章的共同第一作者與共同通訊作者，武漢大學博士生張文洵、博士后項正和副教授顧旭東為共同合作作者。

地球輻射帶于1958年被Explorer 1號衛(wèi)星發(fā)現，它是距離地球表面約一千公里至四萬公里的高能帶電粒子聚集區(qū)。作為地球軌道空間嚴重的粒子輻射環(huán)境，這一區(qū)域的高能電子俗稱“殺手電子”，能對人造衛(wèi)星、空間載荷和宇航員等產生潛在的重大威脅，因此理解地球輻射帶電子時空演變的動力學過程與內在物理機制具有重要的科學意義和潛在的應用價值。

Van Allen Probes衛(wèi)星同時觀測到輻射帶電子反轉型能譜與等離子體層嘶聲現象

普遍認為，輻射帶電子能譜遵循隨能量上升單調遞減的規(guī)律。利用Van Allen Probes（范阿倫探測雙星）高精度粒子觀測數據，該研究發(fā)現在外輻射帶與等離子體層重疊的空間區(qū)域，存在一種顯著不同的電子能譜新分布：電子通量在幾百千電子伏特存在極小值，而在約2兆電子伏特附近存在極大值，形成反轉型能譜。而且這種能譜并不少見，在地磁活動較平靜期處于主導地位，生成時間一般為1天以上。利用范阿倫衛(wèi)星同時觀測到的等離子體波動信息，通過合理的波動時空分布建模與波動散射效應模擬，該研究揭示了一種自然產生的地球磁層ELF電磁波—等離子體層嘶聲能很好地解釋輻射帶電子反轉型能譜的形成與增強過程。

等離子體層嘶聲對電子的散射效應能合理解釋輻射帶電子反轉型能譜的產生與增強

該研究工作是地球輻射帶波粒相互作用方面的重要進展，不僅通過發(fā)現新現象建立了對地球輻射帶動態(tài)變化模式的新認知，具有潛在的工程應用價值，也完善了空間波動影響、改變地球輻射帶的理論基礎，對研究具有強磁場的行星輻射帶物理具有重要的借鑒意義。

研究獲得了國家青年千人計劃、國家自然科學基金、湖北省自然科學基金與武漢大學人才引進項目的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41567-018-0391-6

（編輯：吳江龍）