太阳高能物理过程的观测与理论研究

Based on our previous works on solar X-rays， preliminary work on solar gamma-rays, and theoretical investigations of particle acceleration in solar flares, this proposal aims at advancing our researches to have a more comprehensive study of high energy solar physics. There are four major topics: 1) solar X-rays and multi-wavelength diagnostics; 2) solar gamma-rays observations and numerical modeling of the gamma-ray spectral characteristics; 3) EUV observations of high energy processes; 4) theoretical modeling of high energy solar physics processes. These four topics are complementary to each other. Solar hard X-ray emission reveals the acceleration, transport, and interaction of nonthermal electrons in solar flares, while solar gamma-ray emission contains information on the acceleration, transport, and interaction of nonthermal ions. EUV emission of solar flares reflects the topological structures, thermal components, and even the magnetic field. The fourth topic will make full use of achievements of the other three topics and lead to a self-consistent theory of energy dissipation and particle acceleration in magnetized plasmas of solar flares. It is anticipated that a series of breakthroughs will be reached over the 5 years span of this project and a group of young high energy solar physicist will be trained in preparation for the first Chinese high-energy solar mission in space in the future.

在原有工作的基础之上，本重点项目力求有大的发展，从局部的零星的太阳X射线研究、处于启动阶段的伽玛射线计算研究以及有关粒子加速过程的理论研究，拓展到对太阳高能物理过程更为系统全面的认识。具体研究内容包括：太阳X射线观测和多波段诊断研究；太阳伽玛射线观测和计算研究；基于紫外观测的太阳高能物理过程研究；太阳高能物理过程模型和粒子加速机制研究。这四个研究课题相辅相成，太阳X射线反映了太阳高能物理过程中非热电子的加速、传输和作用信息，太阳伽玛射线反映了非热离子的加速、传输和作用信息，太阳紫外观测则可以反映耀斑发生的拓扑结构、形态特征、热分量演化、甚至磁场信息。而理论模型课题，则综合前3个课题的研究成果，在统一的框架下构建完备自恰的能量耗散和粒子加速理论。预期经过5年的本项目研究，我国太阳高能物理研究能够在国际上产生显著的影响，并培养一批年轻的研究人才，为我国即将开展的太阳空间探测提供有力的支撑。

项目自2013年启动以来，在预定的5个方面开展工作：太阳X射线观测和多波段诊断研究、太阳伽玛射线相关研究、太阳紫外诊断高能物理过程研究、太阳粒子加速机制理论及相关研究、以及太阳高能物理过程空间探测研究，取得的进展与预期基本吻合。项目成员5年发表论文62篇，其中包括Nature Physics标注论文1篇，ApJ论文26篇。项目成员提出的“先进天基太阳天文台”卫星计划经过若干年的推进终获国家立项，作为我国首颗太阳探测卫星将于2022年发射。5年间培养（含在读）研究生12名，博士后3人（两人出站），项目成员1人新获“国家青千”，1人获得基金委“优青”，新引进1名“百人”。