雖然磁重聯(lián)的一般力學(xué)原理已被充分理解，但研究人員半個(gè)多世紀(jì)以來一直在努力解釋所發(fā)生的快速能量釋放背后的精確物理學(xué)。昨天（2022年4月28日）發(fā)表在《通信物理學(xué)》雜志上的一項(xiàng)達(dá)特茅斯大學(xué)研究，首次從理論上描述了一種被稱為"霍爾效應(yīng)"的現(xiàn)象如何決定磁重聯(lián)效率。

磁重聯(lián)存在于整個(gè)自然界的等離子體中，這是物質(zhì)的第四種狀態(tài)，充滿了大部分的可見宇宙。當(dāng)方向相反的磁場(chǎng)線被吸引到對(duì)方身上時(shí)，重新連接就發(fā)生了，它們分開，重新結(jié)合，然后猛烈地扣開。在磁重聯(lián)的情況下，磁力線的斷裂迫使磁化的等離子體以高速度流出。能量是通過一種類似于將物體從彈弓中彈出的拉力而產(chǎn)生并轉(zhuǎn)移到等離子體上的。

達(dá)特茅斯大學(xué)的研究側(cè)重于重聯(lián)速率問題，這是磁重聯(lián)的關(guān)鍵組成部分，描述了磁力線匯聚和拉開的行動(dòng)速度。以前的研究發(fā)現(xiàn)，霍爾效應(yīng)，電流和圍繞它們的磁場(chǎng)之間的相互作用為快速磁重聯(lián)創(chuàng)造了條件。但是直到現(xiàn)在研究人員還無法解釋霍爾效應(yīng)究竟是如何增強(qiáng)重聯(lián)速度的細(xì)節(jié)。

達(dá)特茅斯大學(xué)的理論研究表明，霍爾效應(yīng)抑制了從磁場(chǎng)到等離子體粒子的能量轉(zhuǎn)換。這限制了它們合并點(diǎn)的壓力量，迫使磁場(chǎng)線彎曲并夾住，導(dǎo)致加快重聯(lián)過程所需的開放的外流幾何結(jié)構(gòu)。這一理論解決了霍爾效應(yīng)為什么以及如何使重聯(lián)如此快速的重要難題，通過這項(xiàng)研究，研究人員還解釋了爆炸性的磁能釋放過程，這在自然等離子體中是基本的和普遍存在的。

新的理論可以進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射事件的技術(shù)理解，這些事件導(dǎo)致了空間天氣和地球上的電力干擾。除了使用重聯(lián)率來估計(jì)太陽(yáng)耀斑的時(shí)間尺度外，它還可以用來確定地磁亞暴的強(qiáng)度，以及太陽(yáng)風(fēng)和地球磁層之間的相互作用。