雖然磁重聯的一般力學原理已被充分理解，但研究人員半個多世紀以來一直在努力解釋所發生的快速能量釋放背后的精確物理學。昨天（2022年4月28日）發表在《通信物理學》雜志上的一項達特茅斯大學研究，首次從理論上描述了一種被稱為"霍爾效應"的現象如何決定磁重聯效率。

磁重聯存在于整個自然界的等離子體中，這是物質的第四種狀態，充滿了大部分的可見宇宙。當方向相反的磁場線被吸引到對方身上時，重新連接就發生了，它們分開，重新結合，然后猛烈地扣開。在磁重聯的情況下，磁力線的斷裂迫使磁化的等離子體以高速度流出。能量是通過一種類似于將物體從彈弓中彈出的拉力而產生并轉移到等離子體上的。

達特茅斯大學的研究側重于重聯速率問題，這是磁重聯的關鍵組成部分，描述了磁力線匯聚和拉開的行動速度。以前的研究發現，霍爾效應，電流和圍繞它們的磁場之間的相互作用為快速磁重聯創造了條件。但是直到現在研究人員還無法解釋霍爾效應究竟是如何增強重聯速度的細節。

達特茅斯大學的理論研究表明，霍爾效應抑制了從磁場到等離子體粒子的能量轉換。這限制了它們合并點的壓力量，迫使磁場線彎曲并夾住，導致加快重聯過程所需的開放的外流幾何結構。這一理論解決了霍爾效應為什么以及如何使重聯如此快速的重要難題，通過這項研究，研究人員還解釋了爆炸性的磁能釋放過程，這在自然等離子體中是基本的和普遍存在的。

新的理論可以進一步促進對太陽耀斑和日冕物質拋射事件的技術理解，這些事件導致了空間天氣和地球上的電力干擾。除了使用重聯率來估計太陽耀斑的時間尺度外，它還可以用來確定地磁亞暴的強度，以及太陽風和地球磁層之間的相互作用。