中文摘要：

针对磁暴时外辐射带区域电磁波幅度相应增强以及恢复相阶段相对论高能电子随机加速(stochastic acceleration)和通量逐步增加的相关观测现象，研究高能电子（>1 Mev）与电磁波的相互作用机制及其加速过程。我们认为磁暴时辐射带区域的大量粒子的注入激发哨声波，促使波幅增长；同时恢复相阶段电子在运动过程中和哨声波发生共振作用吸收波能，不断得到加速。这种波-粒相互作用一方面导致多数电子动量的垂直分量大于平行分量，各向异性幅度增大，增大新一轮的加速趋势；另一方面，波能量逐步减少，减少到幅度不足以维持这种加速过程，最后系统处于稳定平衡状态。本项申请主要是深入研究这种波-粒相互作用驱动的高能电子随机加速过程。

结论摘要：

利用数值模拟和理论分析手段，研究了高能电子与电磁波的相互作用机制，包括电磁波的激发和非稳定性特性，粒子随机加速和投掷角扩散过程．结果表明与Maxwellian等离子体情形类似，高能kappa等离子体产生电磁波不稳定性的温度各向异性均受制于一个阈值条件．磁暴时辐射带区域的大量具有温度各向异性粒子的注入能有效激发哨声波，促使波幅增长，同时导致粒子的投掷角扩散；而在恢复相阶段电子在运动过程中和哨声波发生共振作用吸收波能，不断得到加速．这种波-粒相互作用一方面导致多数电子动量的垂直分量大于平行分量，各向异性幅度增大，增大新一轮的加速趋势；另一方面，波能量逐步减少，减少到幅度不足以维持这种加速过程．同时还研究了其他等离子体波模与粒子的共振作用过程及其特性．发现超光速电磁波R-X模和L-O模在适当的条件下能够存在于或传播到辐射带附近, 其扩散系数在各自的参数范围内能达到产生强的电子随机加速的幅度．另外，进行了一些相关交叉领域的工作．如探讨了由于波-粒相互作用高能电子在木星磁层中产生的回旋同步辐射强度，以及运用L-R量子不变理论和量子算符理论来研究求解典型的Fokker-Planck方程等.