Шаровая молния не миф: физики создали ее крошечный аналог

Китайские ученые смогли создать в лаборатории светящийся плазменный шар.

Он жил дольше, чем импульс, который его породил. Эксперимент поможет проверить одну из гипотез о природе шаровой молнии – редкого явления, которое до сих пор не имеет общепринятого объяснения. Работа опубликована в журнале Nature Photonics.

Как проходил опыт? Исследователи направили сверхкороткий лазерный импульс на вольфрамовую иглу с острием шириной около 100 нанометров. Вдоль нее шла мощная электромагнитная волна. У кончика энергия концентрировалась, и поле выбивало электроны из атомов аргона, превращая газ в плазму. Так появлялся светящийся шар диаметром примерно 80 микрометров. За следующие 100 наносекунд он расширялся до нескольких сотен микрометров, но сохранял четкую структуру. Для человека это мгновение, но по сравнению с исходным импульсом шар жил долго.

Ученые сравнили наблюдаемое расширение с расчетами и компьютерными моделями. Оно совпало с поведением электромагнитного солитона – устойчивого волнового образования. По этой модели энергия остается запертой внутри плазменной оболочки и поддерживает свечение. Обычная горячая плазма в расчетах рассеивалась иначе. Дополнительное моделирование показало: если возбуждать структуру микроволнами вместо терагерцевого излучения, подобные шары теоретически могут достигать метровых размеров и существовать секунды. Это уже ближе к описаниям природной шаровой молнии. Правда, 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.