人類一直對極光的壯麗閃耀著的光芒感到著迷。現在，科學家們已經證明了與極光相關的電子是如何加速向地球移動的，在那裡它們與高層大氣中的分子發生碰撞。這些碰撞導致了極光的發射。這項新的研究在實驗室中再現了極光上方的空間條件。它表明，由地球磁場中的風暴發起的阿爾文波（Alfvén）可以加速電子，從而導致極光的明亮光芒。這些結果明確地證實了這個以前未被證實的假設。

新的實驗揭示了北極光的來源。科學家們證明了在類似於地球磁層中的條件下加速電子的阿爾文波。電離帶電粒子或等離子體是四種物質之一（與固體、液體和氣體一起），在環繞地球的磁層中被發現。等離子體具有類似於液體和氣體的特性，但它們也有磁場和電場。漢內斯-阿爾文在1942年預言，等離子體可以支持波。這些波現在被稱為阿爾文波。

有一種理論之前得到了支持，即科學家們經常發現強大的電磁波，稱為阿爾文波，在極光上方向地球移動。根據這一理論，阿爾文波加速電子向地球移動，導致它們沉澱並產生極光。儘管天基測量為這一理論提供了強有力的支持，但這些測量的局限性阻礙了一個明確的測試。

為了克服這些限制，研究人員在加州大學洛杉磯分校（UCLA）基礎等離子體科學設施的大型等離子體裝置（LAPD）上進行了實驗室實驗，這是一個由能源部和國家科學基金會共同支持的國家合作研究設施。在一個重現地球磁層條件的實驗室實驗中，研究小組向LAPD室發射阿爾文波，然後測量被阿爾文波電場加速的電子。

測量結果顯示，這些特殊的電子在波的電場作用下發生了共振加速，類似於衝浪者抓住了一個波，並被波持續加速。這種波的能量轉移到被加速的電子的現像被稱為朗道阻尼。研究小組將對波的電場和電子的測量結合起來，產生了朗道阻尼的電子加速的獨特特徵。通過模擬和建模，他們表明實驗中測得的加速特徵與預測的朗道阻尼特徵一致。

實驗、模擬和建模的一致性提供了第一個直接的測試，表明阿爾文波可以產生加速的電子，從而引起極光。