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获得钱德拉·塞卡尔奖北京大宗氏辐射带电子的加速机制解析

2025.08.26

中国北京大学、澳门科技大学教授宗秋刚被选为颁发给对等离子物理学进步做出贡献的研究者的钱德拉·塞卡尔奖的第12届获奖者。地球周边放射线带的电子加速机制的阐明等得到了评价。亚太物理学会联合等离子体物理分科会(菊池满代表理事)发表的。

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宗秋刚先生(亚太物理学会联合会提供)

颁奖仪式于5日宣布:“对于宇宙等离子体物理学方面的卓越科学业绩，特别是对于因到达地球磁环的行星间冲击波激发的超低频率波动引起的漂移共振所引起的辐射带电子的加速机制的阐明以及为了宇宙空间探索而创新的高能粒子测量机器的开发中的划时代的贡献。” 表彰仪式将在福冈市召开的第九届亚太等离子物理学国际会议上，于下月22日举行。

在地球的周围，有作为高速飞行的高能量粒子的放射线被地球磁场捕捉到的区域“放射线带”。宗先生明确了构成它的电子通过与地磁振动“超低频率( ULF )波动”的相互作用来交换能量并加速的结构。

虽然这个加速的结构很费解，但是可以通过乐器的比喻来说明。从太阳高速吹出的带电粒子的聚集流“太阳风”和地球磁环的力平衡的边界称为“磁环边界”。由于磁环成为太阳风的障碍物而产生的冲击波，像鼓槌一样敲打在这里。这可能会成为导火索，“就像天上的音乐家在弹地球的磁性吉他弦一样”，引起磁力线的强烈共鸣。据说这个共鸣的周期和放射线带电子的运动周期一致等，能量传递到电子上引起加速。

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磁环成为太阳风( Solar Wind )的障碍而产生的冲击波( Interplanetary shock )像鼓槌一样敲击磁环边界。经过像弹吉他弦一样的现象等，达到电子的加速(联合提供)

这样的高能电子会引起人造卫星的故障，有成为宇航员被辐射的主要原因的危险，也被称为“杀手电子”。据悉，宗氏主导开发的电子测量装置搭载在12颗人造卫星上，根据测量数据，与宗氏研究小组开发的杀手电子的预测模型等一起，为中国的宇宙天气预报做出了贡献。宇宙天气预报主要是以太阳活动的观测为基础，预测对人造卫星等的影响的措施。宗氏还参与了日欧的水星探测计划“贝皮科伦”等主要的国际研究。

宗氏1965年出生于中国江西省。在四川大学获得物理学学士学位，在德国马克斯·普朗克太阳系研究所和布朗什拜克理工大学获得博士学位。曾任美国波士顿大学高级研究员、麻省大学教授等职，2007年起任北京大学教授。他还担任了该大行星宇宙科学中心主任。 23年9月起任澳门科技大学月球行星科学国家重点实验室所长兼主任教授。也有在早稻田大学担任日本学术振兴会研究人员的经验。

钱德拉·塞卡尔奖是为了纪念出生于印度的美国天体物理学家，1983年获得诺贝尔物理学奖，对等离子物理学也做出了贡献的斯拉夫马尼亚·钱德拉·塞卡尔( 1910~95年)。由亚太物理学会联合等离子体物理部门(现分科会)于2014年创立。