nnica磁镜方式
磁镜（magnetic mirror）是用强磁场封堵直线状磁场的两端、把等离子体约束在其间的一种方式。它无需像托卡马克那样弯成甜甜圈状，结构笔直而简单，这是它最大的特点。本页从「为什么粒子会在两端被弹回」这一直觉出发，依次讲到用绝热不变量给出的严格理解、作为逃逸通道的「损失锥」、不稳定性的克服，以及借助高温超导线圈在近年获得的重新评价。
先建立直觉（高中水平）
Section titled “先建立直觉（高中水平）”请想象一个带电粒子（离子或电子）在笔直的磁场中缠绕着磁力线、画着螺旋前进的样子。在磁力线稀疏、磁场较弱的地方，螺旋又粗又舒缓。可是一旦靠近两端、磁力线被紧紧束在一起、磁场增强，螺旋就会越缠越细、越缠越紧。
这里重要的是：粒子所持有的能量总量不会改变。进入强磁场后，螺旋的回转（横穿磁力线方向的运动）变得剧烈，与此同时，向前推进的势头（沿磁力线方向的运动）就会逐渐丧失。这和一个滚上坡道的球失去速度、最终停下、再滚回来是一样的。用尽了前进势头的粒子，会在那里被弹回，朝来的方向返回。把这个被弹回的点比作镜子，称为「磁镜点」；由于两端的强磁场起着镜子的作用，这种方式便得名「磁镜」。
这种两端仿佛放了镜子的结构，也被称为「磁瓶（magnetic bottle）」，就像把瓶口用强磁场收窄、把里面的粒子约束住的样子。不过，这个瓶子有一个无法完全封住的弱点：那些一开始前进势头就过强的粒子，也就是几乎不缠螺旋、几乎笔直冲出去的粒子，会在被镜子弹回之前从瓶口溜出去逃逸。这类「容易逃逸的粒子群」，后面会用「损失锥」这个词来梳理。首先请建立这样一个印象：两端是镜子、能弹回许多粒子，但会漏掉那些猛地笔直前进的粒子。
用物理来理解（本科水平）
Section titled “用物理来理解（本科水平）”弹回的本质是一个被称为绝热不变量（adiabatic invariant）的守恒量。当磁场在空间上缓慢变化（在粒子转一圈的时间里几乎不变）时，被称为磁矩（magnetic moment）的量
会近似保持恒定。这里 是粒子的质量， 是垂直于磁力线的速度分量， 是磁场的强度。 恒定意味着这样一种关系： 变大， 就以相同比例变大。
另一方面，由于磁场不做功，动能总量守恒，即
成立。 是沿磁力线方向的速度分量。向强磁场一侧前进、 增大时，由 恒定可知 增大，再由能量守恒可知 相应减小。 的那个点就是磁镜点，粒子在那里被反射。这就是弹回的数学解释。
粒子是否被反射，取决于它在弱磁场区域（磁场为 ）的速度方向，即俯仰角 （）。将磁镜比（mirror ratio）定义为
则被反射的条件可写作
也就是说，只有俯仰角大于某个临界角（螺旋缠得足够充分）的粒子才被约束，而俯仰角小于临界角的粒子不被反射、从端部逃逸。这些逃逸粒子在速度空间中所占的圆锥状区域，称为损失锥（loss cone）。磁镜比 越大，损失锥越细，被约束粒子的比例就越高；但由于无法把 增大到无穷，逃逸通道总会残留一定的部分。
问题在于，即便是被约束的粒子也并不高枕无忧。在等离子体中，库仑碰撞（Coulomb collision）会使粒子的速度方向一点一点改变，原本处于损失锥之外的粒子终究也会被散射进损失锥而逃逸。这种端损失（end loss）是磁镜方式本质上的难点，约束时间大致由碰撞散射的时间决定。即使提高磁镜比、把损失锥变细，改善也仅与 的对数成正比，因此仅靠单纯的磁镜要达到核聚变所需的约束并不容易。
深入理论（研究生水平）
Section titled “深入理论（研究生水平）”磁矩 精确地说是与回旋运动的作用积分 成正比的第一绝热不变量。所谓「绝热」，指的是磁场空间变化的尺度长远大于粒子的拉莫尔半径（Larmor radius），且时间变化远慢于回转周期这样一种条件。在这一条件被破坏的强梯度之下， 的守恒会失效，粒子在损失锥内外之间跳跃。在磁镜端部陡峭的磁场梯度处 守恒的失效，在估算端损失时是不可忽略的修正。
要谈约束的物理，首先必须把握宏观稳定性。单纯磁镜中，磁力线从压力高的中心部朝磁场弱的外侧呈凹型弯曲。这种位形与「重流体被轻流体支撑」时的瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor instability）具有相同的结构，等离子体表面会起波，引发交换型不稳定性（interchange instability），又称槽纹不稳定性（flute instability）。要抑制它，稳定性理论的要求是：造出一种等离子体越向外膨胀、磁场就越强的位形，也就是磁场在中心处最小的最小 B 位形（minimum-B configuration）。棒球线圈（baseball coil）和阴阳线圈（yin-yang coil）就是为了实现这种最小 B 而把磁场三维扭转的绕组。
从减小端损失本身出发的构想，是串列磁镜（tandem mirror）。这一方式于 1976 年由 Dimov 与 Fowler、Logan 各自独立提出，在中央长单元（中央单元）的两端放置更强约束的小型塞单元。若在塞单元中蓄积离子、使其密度高于电子，就会因电荷分离而形成正静电势的隆起，这一电势垒会以静电方式把中央单元的离子推回去。要点在于让离子的约束不仅由磁镜承担，也交给静电势来承担。此外，在热垒（thermal barrier）的概念中，通过局部降低电子密度造出电势的凹陷，把塞部的电子与中央单元的电子在热学上隔开，从而能以较少的功率维持较高的电势垒。
这里也顺便提一下作为与磁镜同属直线系亲戚的场反转位形（field-reversed configuration, FRC）。FRC 是这样一种位形：等离子体自身流过的电流抵消外部磁场并在内部使其反转，在直线容器中造出一个由闭合磁力线构成的紧凑环。与只依赖外部线圈的磁镜不同，它自行生成闭合磁力线，因此端损失的结构有所不同，原理上允许比塔值（等离子体压力与磁压之比）接近 1 的超高比塔。磁镜与 FRC 共享「直线型开放端系」这一舞台，却在约束是依靠外部磁场还是依靠自组织的闭合磁场上形成对照；近年的民间核聚变也在探索这种介于两者之间、乃至融合两者的构想。
研究前沿（博士水平）
Section titled “研究前沿（博士水平）”在美国，大型装置 MFTF-B 于 1986 年建成后随即因预算削减未经运转即被取消，磁镜研究长期陷入停滞。然而进入 2010 年代以后，在若干技术与学术进展的背景下，重新评价（mirror revival）正在推进。
推动重新评价的一大因素，是采用高温超导（high-temperature superconductor, HTS）的高场线圈。借助稀土系的 REBCO 带材，此前难以实现的强磁场正逐渐能用小型线圈生成，从而看到了把磁镜比 取大、把损失锥变细的前景。在这一潮流中，以威斯康星大学为中心的 WHAM（Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror）作为高场、轴对称磁镜的验证装置被建造并运转，由此衍生的民间企业 Realta Fusion 正以发电应用为目标。轴对称位形的线圈结构简单、在工程上有利，但若不加处理则对交换型不稳定性较为脆弱，因此控制涡流的边界条件，以及借助旋转或动理学效应实现的稳定化（kinetic stabilization）的理论与实验正被活跃研究。
俄罗斯 Budker 研究所的 GDT（Gas Dynamic Trap）在轴对称磁镜中达到了 60% 级的等离子体比塔值，是证明高比塔轴对称磁镜可以稳定成立的重要实验。GDT 的谱系也延续到下一代装置的设计，以及作为中子源的应用探讨。在日本，筑波大学的 GAMMA 10/PDX 作为串列磁镜的代表性装置长年运转，成为电势约束物理、以及开放端处等离子体与壁、偏滤器相互作用（plasma-material interaction）的研究基地。
作为当前的主要研究课题，以下这些关键词在论文中频繁出现：与「如何减小端损失」相关的扩张器（expander）与外侧膨胀区的电势形成，损失锥分布所固有的微观不稳定性——漂移回旋损失锥（drift cyclotron loss cone, DCLC）不稳定性的抑制，承担轴对称位形宏观稳定化的涡旋约束（vortex confinement）与剪切旋转（sheared rotation），以及在高比塔、高场运转下的输运与比塔极限。磁镜由于是开放端，无需偏滤器就能顺畅地排出热与粒子，与稳态运转和直接能量转换（direct energy conversion）相容性良好，此外作为核聚变中子源、以及核聚变-核裂变混合堆驱动源的应用，也都是支撑重新评价的论据而被讨论。虽然还不能下定论，但在 HTS 高场线圈这一新工具的加持下，一种古老的方式正在新的设计空间中被重新审视——这就是当前的状况。