Физики создали крошечный аналог шаровой молнии

Китайские физики создали светящийся плазменный шар, который сохранял структуру значительно дольше породившего его импульса. Эксперимент поможет проверить одну из гипотез о природе шаровой молнии - редкого атмосферного явления, которое до сих пор не имеет общепринятого объяснения. Работа опубликована в журнале Nature Photonics? передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.

Исследователи Китайской академии наук направили сверхкороткий лазерный импульс на вольфрамовую иглу с острием шириной около 100 нанометров. Вдоль нее распространялась мощная электромагнитная волна. У кончика энергия концентрировалась, и возникавшее поле выбивало электроны из атомов аргона, превращая газ в плазму.

Так появлялся светящийся шар первоначальным диаметром примерно 80 микрометров. За следующие 100 наносекунд он расширялся до нескольких сотен микрометров, но сохранял достаточно четкую структуру. Хотя для человека это мгновение, по сравнению с исходным импульсом время существования образования было большим.

Наблюдаемое расширение сравнили с расчетами и компьютерными моделями. Оно соответствовало поведению электромагнитного солитона - устойчивого локализованного волнового образования. Согласно этой модели, энергия остается запертой внутри плазменной оболочки и помогает поддерживать светящийся шар. Обычная горячая плазма в расчетах рассеивалась иначе.

Дополнительное моделирование показало, что при возбуждении микроволнами вместо терагерцевого излучения подобные структуры теоретически могут достигать метровых размеров и существовать секунды. Это уже ближе к некоторым описаниям природной шаровой молнии.

Однако лабораторный шар пока нельзя считать точной копией атмосферного явления: условия опыта сильно отличаются от грозы. Работа дает физикам управляемую модель для проверки гипотез, а не окончательно раскрывает многовековую загадку.