磁镜

磁镜
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磁镜是一种特殊形态的磁场，其特点是中间较弱而两端较强。磁镜可以通过多种方法制造，包括使用两个电流方向相同的线圈来产生中间弱两端强的磁场，或者采用多匝线圈绕成直线管状的管室，使得两端的磁场强度高于中间。当带电粒子在磁镜场中运动时，它们会在磁场作用下减速并最终停止，随后反弹回原路，类似于光线在两个镜子之间的反射，因而得名为磁镜[1]。

物理特性

磁镜是由两个电流方向相同的线圈以中轴重合的方式排列形成的一种磁场构形，磁场在每个线圈的中心处最强，在线圈中间最弱。带电粒子在磁镜场中运动时，粒子的磁矩是一定的，在磁场强的地方，粒子垂直于磁场方向的速度分量变大，由于磁场不对粒子做功，粒子的总动能不变，因此平行于磁场方向的速度分量会相应变小。动能小的粒子会完全失去平行方向的速度，这样就会被磁场反射，朝着相反的方向运动，当运动到另外一侧时，又会被再次反射，这样粒子就会在两个线圈之间来回运动，如同光在两面镜子之间反射，因此得名磁镜[2]。

应用

磁镜主要应用于磁约束技术，特别是在可控核聚变装置中，用来约束高温等离子体，使其稳定进行核聚变反应。此外，磁镜还能加速带电粒子，这种现象被称为费米加速，可用于解释宇宙中高能粒子的来源。地磁场也呈现出了类似磁镜的特征，它在外层空间对带电粒子具有约束作用，这些粒子在磁场中沿磁感线做螺旋运动，并在两极间反射，形成了电磁辐射带，也就是后来发现的范·阿伦辐射带[3]。