雷射重現宇宙震波！破解40年粒子加速之謎

中國科學家近期在實驗室中成功重現了宇宙中的關鍵物理現象——無碰撞震波加速離子的過程。這項突破性研究不僅驗證了存在40年之久的理論，更為宇宙射線和超新星殘骸等深空現象提供了全新見解。

中國科學技術大學的研究團隊利用高功率雷射模擬太空環境，首次直接觀測到離子在磁化無碰撞震波中的反射加速現象。這項發表於《科學進展》期刊的重要發現，揭示了費米加速過程中離子獲取能量的關鍵機制。

無碰撞震波是宇宙中將帶電粒子加速到極高能量的重要機制。科學家長久以來爭論不休的核心問題是：粒子究竟如何獲得初始加速？雖然震波漂移加速(SDA)和震波衝浪加速(SSA)兩大理論各有支持者，但受限於觀測技術，這個謎團始終未能解開。

研究團隊在神光II號雷射裝置上打造了縮小版的宇宙震波。他們先產生磁化背景電漿，再以時速超過40萬公里的活塞電漿撞擊，成功引發類似地球附近環境的超臨界準垂直震波。

透過光學干涉儀和離子飛行時間診斷等先進技術，團隊精確測量到一股以1100-1800公里/秒速度逆流而上的高速離子束，其速度最高可達震波本身的4倍。這些特徵與地球弓形震波的觀測結果高度吻合，但精確度卻前所未有。

關鍵突破來自粒子模擬技術，研究人員成功追蹤離子軌跡和電磁場變化。模擬顯示，反射離子的能量主要來自震波的運動電場——這正是SDA理論的典型特徵。離子在反射過程中同時與靜電場和壓縮磁場相互作用，產生獨特的高速離子束。

這項實驗的磁場強度(5-6特斯拉)和電漿條件完美銜接了實驗室與宇宙環境的差距，使研究結果能直接與太空觀測相互驗證。更重要的是，實驗資料明確排除了SSA理論的主導地位，為長達數十年的學術爭論畫下句點。

這項突破不僅證實了SDA在離子注入過程中的關鍵角色，更為研究高能粒子動力學提供了可調控的實驗平臺。未來可應用於最佳化雷射驅動離子加速器，或改善慣性約束核融合中的震波不穩定性問題。

這項研究開創了實驗室物理與太空科學結合的新典範，讓人類在解開宇宙最強加速器之謎的道路上又邁進一大步。