“李政道讲座”系列报导之一:空间物理的新挑战

  • 宋燕教授(美国明尼苏达大学物理系)
  • 日期:2010-05-19
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【物理科学学院周玉琴报道】地球磁层、太阳大气,乃至整个宇宙的等离子体系统并不是人们想象中的那样寂静和枯燥。相反,它们千变万化,生机勃勃。宇宙等离子体中的高能带电粒子的存在常常引起许多绚烂多彩的自然现象,例如极光和太阳耀斑的形成。这些带电粒子能量化的主要原因,是由于宇宙等离子体中电场( 特别是场向电场 ) 的存在。这些场向电场不但引起等离子体的能量化,而且还会破坏磁流体的“冻结”,致使磁场的位形发生急剧变化,引起能量的迅速转化。磁流体“冻结”条件的打破被称为磁场的“重联”(magnetic reconnection) ,它被普遍认为是宇宙等离子体中的一个十分重要的物理过程。那么,空间等离子体是如何制造“发电机”,又如何制造“高能粒子加速器”,造成粒子的能量化并点燃,例如,地球磁层的“天灯”—— 北极光和南极光呢?

  6 月16 日下午1 点半 ,在中关村教学园区S301 教室,作为第二期“李政道讲座”的首场报告,来自美国明尼苏达大学的 宋燕教授作题为“空间物理面临的理论挑战”的学术报告。报告中, 宋教授对上述问题精彩作答。

  宋 教授首先介绍了现在被广泛接受的产生场向电场的理论内容,以及磁场重联的理论,并逐一介绍这些理论的局限性。随后, 宋教授推导了场向电流和电场产生的动力学方程,并解释了其内在的物理图像。在此基础上, 宋教授解释了“发电机”理论、极光粒子加速的机制和磁场重联的实质。最后, 宋教授从她自己做研究的经验出发,指导同学们如何在理论研究中发现问题,发展物理想象力,从而提出新理论和新概念。 宋教授的报告非常生动,深入浅出、娓娓道来。为了帮助同学们更好地理解一些抽象的概念,她还专门准备了一些小电影,起到了很好的效果。

  宋燕曾就读于北京大学,是 CUSPEA 第一届学生,1981 年赴美国明尼苏达大学物理系学习,1988 年获物理学博士学位。现为美国明尼苏达大学物理系资深研究员(Senior research physicist) 。