客观日本

北京大学宗秋刚教授荣获“钱德拉塞卡奖”,阐明辐射带电子加速机制

2025年09月19日 科学・技术奖

表彰对等离子体物理学进步做出贡献的研究人员的“钱德拉塞卡奖”,第12届获奖者选定为北京大学、澳门科技大学的宗秋刚教授。宗教授因阐明地球周围辐射带中的电子加速机制等成果而获得此殊荣。该奖项由亚太物理学会联合会等离子体物理分科会(代表理事:菊池满)发布。

title

宗秋刚教授(供图:亚太物理学会联合会)

宗教授的授奖理由为“表彰其在空间等离子体物理学领域做出的卓越科学成就,尤其是阐明了由到达地磁层的行星际激波所激发的超低频波动与辐射带电子间的漂移共振形成的辐射带电子加速机制,以及在宇宙空间探测所需的创新性高能粒子测量设备开发中所做出的划时代贡献”,获奖消息已于8月5日公布。颁奖仪式将于9月22日在福冈市举行的第9届亚太等离子体物理学国际会议上举行。

地球的周围存在一个由高速飞行的高能粒子(即辐射)被地球磁场捕获形成的区域,称为“辐射带”。宗教授阐明了构成辐射带的电子通过与地磁振动(即“超低频(ULF)波动”)的相互作用进行能量交换,从而实现加速的机制。

尽管这一加速机制难以理解,但可以借助乐器的比喻加以说明。从太阳高速喷出的带电粒子聚集形成的气流“太阳风”与地磁层的力量达到平衡的边界称为“磁层顶”。因磁层成为太阳风的障碍物而产生的冲击波,会像鼓槌一样敲击此处。这一过程会成为触发因素,“宛如天上的音乐家拨动地球的磁性吉他琴弦一般”,可能引发磁力线的强烈共振。当该共振的周期与辐射带电子的运动周期相一致等情况发生时,能量便会传递给电子,进而引发加速。

title

磁层成为太阳风(Solar Wind)的障碍而产生的冲击波(Interplanetary shock),如同鼓槌一般敲击磁层顶(Magnetopause)。经过类似拨动吉他琴弦的现象等过程,最终实现电子加速。(供图:亚太物理学会联合会)

这类高能的电子存在引发人造卫星故障、导致航天员遭受辐射暴露等风险,也被称为“杀手电子”。据悉,由宗教授主导开发的电子测量装置已搭载在12颗人造卫星上,其测量数据与宗教授的研究团队开发的杀手电子预测模型等一起,为中国的空间天气预报做出了贡献。空间天气预报主要是指以太阳活动的观测为基础,预测其对人造卫星等设备影响的工作。此外,宗教授还参与了日欧水星探测计划“贝皮科伦坡”(BepiColombo)等重要的国际研究项目。

宗教授于1965年出生在中国江西省,先后获得四川大学物理学学士学位,德国马克斯·普朗克太阳系研究所与布伦瑞克工业大学博士学位。他曾担任美国波士顿大学高级研究员、马萨诸塞大学教授等职务,2007年起担任北京大学教授,并曾任该校行星与空间科学中心主任。2023年9月起,担任澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室主任兼主任教授。还曾在早稻田大学做过日本学术振兴会Fellowship研究员。

钱德拉塞卡奖为纪念出生于印度的美国天体物理学家斯布拉马尼亚恩·钱德拉塞卡(1910~1995年)而设立。钱德拉塞卡先生于1983年获得诺贝尔物理学奖,并为等离子体物理学做出了贡献。该奖项由亚太物理学会联合会等离子体物理部门(现分科会)于2014年创立。

原文:JST Science Portal 编辑部
翻译:JST客观日本编辑部

【相关链接】
钱德拉塞卡奖(英文)

日语原文