新闻网讯（通讯员余雄东、李琳）11月10日，Nature Communications（《自然·通讯》）在线发表电子信息学院袁志刚教授研究团队，在空间等离子体中加速电子洞研究方面的最新进展。
论文题为“Observational evidence of acceleratingelectron holes and their effects onpassing ions”(加速电子洞的观测证据及其对穿越离子的影响)。电子信息学院博士生董岳为论文第一作者，袁志刚教授为通讯作者，武汉大学为论文第一署名单位和通讯作者单位。
具有德拜尺度的电子洞，又称为电子相空间洞，是指在相空间中电子密度低于周围等离子体的局部结构，在空间探测中往往表征为场向电场上的孤波结构。作为空间等离子体中一种广泛存在的非线性孤立结构，由于其在等离子体粒子非线性演化过程中具有重要的作用，因而一直是等离子体非线性演化过程研究的前沿热点。虽然电子洞的研究已有60多年的历史，以往的研究主要关注电子洞漂移速度的绝对值，将电子洞分为快慢两种电子洞，且假设电子洞匀速运动，因此认为电子洞对穿过该结构的等离子体不能产生净加速。但近年来理论研究表明：加速的电子洞可以对穿过该结构的等离子体产生净加速，但该理论预测一直缺乏观测证实。因此加速的电子洞是否存在，以及场向方向上对称的电场静电孤波是否可以对穿过该结构的等离子体产生净加速仍是未解之谜。
针对以上关键问题，袁志刚教授团队利用国际上最新的磁层多尺度（MMS）卫星高时空分辨率的观测，对多卫星观测的电场数据采用相干分析法，发现了在地球磁层等离子体片中存在加速电子洞。通过与观测的离子分布相比较，发现该电子洞的漂移速度与背景离子的热速度相当，为慢电子洞。而慢电子洞的形成与具有双驼峰速度分布的背景离子有关，即电子洞的加速度由背景离子速度分布函数在电子洞漂移速度处的梯度控制。通过理论计算与离子的观测相比较，发现了加速的电子洞对穿过该结构的离子产生净加速。研究结果证实了加速电子洞的存在，揭示了电子洞与背景离子微观相互作用的物理机制，为空间无碰撞等离子体中沿磁场方向及反向的等离子体之间的能量交换开辟了一种新途径。
慢电子洞与背景具有双驼峰速度分布的离子相互作用示意图
据悉，该研究的合作者还包括电子信息学院黄狮勇教授、薛祖祥博士后、余雄东特聘研究员、美国Denali Scientific的C. J. Pollock博士、美国新罕布什尔大学物理系R. B.Torbert教授、美国西南研究院J. L. Burch教授，为观测事件的解释及卫星数据保障提供了重要帮助。该研究受到国家自然科学基金委杰出青年科学基金项目和面上项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43033-4
（编辑：肖珊）
