記者2月25日從中國科學技術大學獲悉，近日，該校胡廣月和陸全明教授合作的科研團隊，首次觀測到磁化無碰撞沖擊波中“費米加速循環”的單次反射加速過程產生的準單能離子。研究成果在線發表于《科學·進展》。

無碰撞沖擊波是宇宙中最強大的粒子加速器。帶電粒子在無碰撞沖擊波上下游之間反射時會多次循環產生高能宇宙射線。磁化無碰撞沖擊波中的“費米加速循環”最早由費米提出，它被認為是宇宙中高能帶電粒子的主要加速機制。

然而，由于空間探測的不足，學界對無碰撞沖擊波的形成和演化以及高能宇宙射線的加速過程仍然缺乏全面的理解，對高能宇宙射線“費米加速循環”的單次反射加速過程還缺乏實驗觀測，對哪種“預加速機制”占主導的問題仍有較大爭議。

中國科大研究團隊利用上海“神光II”大型激光裝置燒蝕靶物質產生高速等離子體流，首次在實驗室內觀測到磁化無碰撞沖擊波中“費米加速循環”對離子的單次反射加速現象，與衛星在地球“弓形波”中探測到的現象一致。研究表明，漂移加速主導了此次實驗和地球“弓形波”中的離子加速過程，這一機制相較于沖浪加速機制具有更高的加速效率。

研究者表示，由此可見實驗室研究可以補充遙感及飛行器探測的不足，該成果有望顯著促進高能宇宙射線研究的發展，實驗中觀測到的相關數據也為改進激光驅動的離子加速器設計提供了參考。