德国亥姆霍兹研究中心协会 信用:Pixabay/CC0公共域 地球磁场捕获高能粒子
当第一颗卫星发射到太空时，以詹姆斯·范·艾伦为首的科学家意外地发现了高能粒子辐射区，后来以其发现者的名字命名:范艾伦辐射带
从视觉上看，这些看起来像是环绕地球的两个环形区域
现在，由GFZ德国地球科学研究中心的研究人员领导的一项新研究表明，辐射带中的电子可以局部加速到非常高的速度
这项研究表明，磁气圈作为一个非常有效的粒子加速器，加速电子达到所谓的超相对论能量
这项研究由GFZ波茨坦大学博士后海莉·艾利森和来自GFZ的波茨坦大学教授尤里·施普里茨进行，发表在《自然通讯》上
为了更好地了解范艾伦带的起源，2012年，美国国家航空航天局发射了范艾伦探测器双航天器，穿越这一最恶劣的环境，并在这一危险区域进行详细测量
测量包括以不同速度和不同方向运动的一系列粒子，以及等离子体波
等离子体波类似于我们在水面上看到的波，但肉眼看不见
它们可以比作电场和磁场中的波纹
最近的观察显示，带中电子的能量可以达到所谓的超相对论能量
这些温度超过1000亿华氏度的电子移动如此之快，以至于它们的运动能量远远高于爱因斯坦著名公式E=mc2给出的静止能量
它们如此之快，以至于这些粒子的时间明显变慢
科学家们惊讶地发现了这些超相对论电子，并假设只有通过两个过程的结合才能达到如此高的能量:粒子从磁层外部区域的向内传输，这加速了它们，以及粒子通过等离子体波的局部加速
然而，新的研究表明，通过从等离子体波中获取所有这些能量，电子在带的中心局部达到如此难以置信的能量
这个过程被证明是极其有效的
粒子加速到超相对论能量是如何在近地空间运行的这一意外发现，可能有助于科学家理解太阳上、外行星附近、甚至宇宙遥远角落的加速基本过程，而太空探测器无法到达这些地方
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