韩国研究团队通过跨学科融合研究证实等离子体“多尺度耦合现象”

韩国国内研究团队证明了等离子体物理领域的一大难题——“多尺度耦合（Multiscale Coupling）现象”。

科学技术信息通信部表示，首尔大学与亚太理论物理中心（APCTP）联合研究团队通过将核聚变实验与宇宙等离子体理论相结合，证明了等离子体物理难题之一——多尺度耦合（Multiscale Coupling）现象的存在。

对于研究被称为继气体、液体、固体之后“第四态”的等离子体的物理学家而言，利用微观现象引发等离子体结构宏观变化的多尺度耦合，一直是长期未解的难题之一。

自激磁流产生及通过三维磁重联导致磁流体平衡变化的示意图。科学技术信息通信部提供。

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等离子体不仅是核聚变反应的媒介，而且由于其是充满宇宙的大部分物质形态，多尺度耦合现象一直被视为核聚变技术开发和宇宙起源研究中的重要课题。

首尔大学的博士研究人员 Park Jongyun 和 APCTP 的博士研究人员 Yoon Youngdae 研究团队，利用建于首尔大学的核聚变实验装置获得的实验数据进行分析，并借助韩国核聚变能源研究院超级计算机 KAIROS 进行粒子模拟，对相关结果进行了验证。

通过这一过程，研究团队证明，当产生微观磁湍流时，磁场能量会高效地转化为等离子体的热能量，从而有效触发“磁重联”，并可以引发等离子体宏观结构的变化。

本次研究结果表明，由强电子束有意激发的微观磁湍流若提高等离子体的电阻性，就能有效诱导磁重联，并最终在实验中实现伴随等离子体宏观结构变化的多尺度动力学，并证明其成因，是首次做到这一点的研究案例。尤其是，它是首尔大学核聚变装置运行实验与 APCTP 理论模拟之间跨学科融合研究的成功范例，具有重要意义。

Park Jongyun 博士表示：“这一成果之所以成为可能，是因为核聚变和理论物理两个领域的专家从各自不同的兴趣出发，经过无数次讨论与辩论，最终达成共识”，并称“本研究为在太阳耀斑或磁暴等宇宙环境中发挥重要作用的磁重联起始（Onset）提供了新的线索，意义重大”。

APCTP 博士研究人员 Yoon Youngdae 表示：“希望本次研究成果不仅有助于拓展等离子体物理领域的解析框架，也能成为开发新型核聚变技术的重要基础。”

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在科学技术信息通信部基础研究项目（中坚研究、优秀青年研究）、亚太理论物理中心支援项目以及国家科学难题挑战协作支援团的资助下完成的本项研究成果，于7日（当地时间6日16时）发表在国际学术期刊《自然》（Nature）上。（论文题目：Kinetic turbulence drives MHD equilibrium change via 3D reconnection）

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