Главное в материале

  • Китайские физики получили светящийся плазменный шар диаметром около 80 микрометров с помощью лазерного импульса на вольфрамовой игле
  • Шар сохранял структуру значительно дольше исходного импульса и вел себя как электромагнитный солитон
  • Моделирование показало: при возбуждении микроволнами подобные структуры могут достигать метровых размеров и существовать секунды

Лабораторный плазменный шар

Китайские физики создали светящийся плазменный шар, который сохранял структуру значительно дольше породившего его импульса. Эксперимент направлен на проверку одной из гипотез о природе шаровой молнии — редкого атмосферного явления, не имеющего общепринятого объяснения. Работа опубликована в журнале Nature Photonics, о ней сообщает Газета.Ru.

Как проводился эксперимент

Исследователи Китайской академии наук направили сверхкороткий лазерный импульс на вольфрамовую иглу с острием шириной около 100 нанометров. Вдоль иглы распространялась мощная электромагнитная волна: у кончика энергия концентрировалась, и возникшее поле выбивало электроны из атомов аргона, превращая газ в плазму. Так появился светящийся шар с первоначальным диаметром примерно 80 микрометров. За следующие 100 наносекунд он расширился до нескольких сотен микрометров, но сохранил достаточно четкую структуру. По сравнению с исходным импульсом время существования образования было большим.

Солитон вместо обычной плазмы

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 поддерживает 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 ближе к некоторым описаниям природной шаровой молнии.

Что это значит

Авторы и издание подчеркивают: лабораторный шар пока нельзя считать точной копией атмосферного явления, поскольку условия опыта сильно отличаются от грозы. Работа дает физикам управляемую модель для проверки гипотез, а не окончательное решение многовековой загадки. Для науки о шаровых молниях это практический шаг: впервые описанные параметры — размеры, время жизни и соответствие модели солитона — позволяют воспроизводить и изучать подобные структуры в контролируемых условиях, а выводы о микроволновом возбуждении задают направление дальнейших экспериментов.