50年历史的物理学家关于磁结构的预测被令人惊奇的大规模激光-等离子体所证实
江苏激光联盟导读：研究人员成功的测量了在激光驱动的等离子条件下等离子体由于韦贝尔不稳定性（Weibel’s instability）造成的磁场。
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使用激光加速的质子来对磁性的不稳定性进行拍照形成影像。
图解：质子被激光-等离子的相互作用所加速，在第一个靶材（左图）进行相互作用，穿过第二个靶材，它本身被另外一个激光束进行激发（图中间和框架内）。韦贝尔不稳定性在这里被能量电子所诱导（蓝色的轨迹）产生磁性的波动使得质子进入一系列的敏感的薄膜中（右图），产生磁性结构。
在等离子中的收集过程经常会导致微观上的不稳定性，这在许多空间或者实验室的等离子体环境中具有重要的作用。尤其引人注意的是韦贝尔电流丝不稳定性 （Weibel-type current filamentation instability），这一不稳定性被认为是驱动创造在微弱的磁宇宙天体离子体环境中的无碰撞冲击的关键。在这里，这一不稳定性的分类通过超强能量和短脉冲的激光在固态薄膜中的相互作用来进行了研究，导致了局部的MeV电子的产生。质子射线照相同时测量了低和高电阻率目标物体，表现了两个不同的，重叠的电磁场模式，这一模式是从MeV电子的相互渗透和背景中的等离子所造成的。粒子-细胞模拟和理论计算则表明这一无碰撞冲击的韦贝尔不稳定性构建在稀释的延伸的等离子中，等离子体在目标的表面形成，造成观察到方位角对策和功能的电磁丝。对于一个足够的高电阻系数的目标薄膜，一个额外的电阻系数的不稳定性会在块体目标中被触发，使得沿着长丝发射辐射发生。数据显示在丝不稳定性在大的时间（几十皮秒时间尺度）和空间尺度（几百微米）中的生长。
一个来自加拿大魁北克大学国立科学研究院（Institut national de la recherche scientifique，INRS）国际的团队，进一步的将韦贝尔不稳定性（Weibel’s instability）的两个变量进行了强化。
在大约50年以前，物理学家Erich Weibel预测的由于等离子体不稳定性造成的磁性结构在近期发表的著名的期刊《Nature Physics》上通过大规模的激光驱动的等离子体给予了令人惊奇的证明。这一不稳定性同时可以期待在天体物理环境中运行，此处对加速宇宙射线负责和在著名的伽玛射线暴（gamma-ray bursts）的伽玛光子的发射负责。
研究人员成功的测量了在激光驱动的等离子条件下等离子体由于韦贝尔不稳定性（Weibel’s instability）造成的磁场，等离子体是一个电离的气体。
研究人员使用质子射线照相术来对这一极端快的现象进行了影像。我们的质子在激光等离子体驱动的时候可以获得一系列的关于电磁现象的图像，持续的时间仅为几飞秒，其分辨率为几个微米。这就使得我们可以探测这一不稳定性在精确的层面，而这一精确性是其他影像技术所不可匹敌的。
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INRS 的教授 Patrizio Antici，他是激光驱动粒子加速研究领域的专家
这些研究人员所获得的第三代研究结果可以通过发射一个高强的激光的目标在在实验室重新创造出一个小尺度的模型的天体物理现象。由于相互作用造成的磁性波动可以通过质子在一系列的敏感的薄膜上进行探测，产生一系列的图像来表明磁性结构的时间变化。
【50年历史的物理学家关于磁结构的预测被令人惊奇的大规模激光-等离子体所证实】这些结构的解释和模型由Laurent Gremillet 和 Charles Ruyer所完成的，他们是原子能和替代能源委员会（Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)）的成员。在经过多年的努力的工作之后，结合理论模型和先进的数值模拟，他们依据等离子体的发展，强化突出了韦贝尔不稳定性（Weibel’s instability）的两个变量的生长情况
采用更加高能的激光器，研究人员将会重新制造出和分析甚至是更加极端的无与伦比的分辨率的天体物理现象。
文章来源: “Growth of concomitant laser-driven collisionless and resistive electron filamentation instabilities over large spatiotemporal scales” by C. Ruyer, S. Bola?os, B. Albertazzi, S. N. Chen, P. Antici, J. B?ker, V. Dervieux, L. Lancia, M. Nakatsutsumi, L. Romagnani, R. Shepherd, M. Swantusch, M. Borghesi, O. Willi, H. Pépin, M. Starodubtsev, M. Grech, C. Riconda, L. Gremillet and J. Fuchs, 1 June 2020, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-020-0913-x
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