Физики впервые создали шаровую молнию и приблизились к разгадке тайны этого явления

Шаровая молния — это редкое и до конца не изученное явление, которое представляет собой одну из самых больших загадок физики. Ученые не до конца не понимают природу этого атмосферного явления, которое существует в виде светящегося шара в течение нескольких секунд. Теперь же физики впервые создали шаровую молнию в лаборатории. Точнее они создали то, чем может быть шаровая молния – электромагнитный солитон внутри оболочки из плазмы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics, пишет ScienceAlert.

Солитон – это устойчивая уединенная волна, которая ведет себя как частица и при этом сохраняет свою форму и структурную целостность при распространении. Солитоны могут возникать в плазме, воде, потоках света, то есть в любой среде, где различные физические факторы уравновешивают друг друга, обеспечивая стабильность волны.

Согласно одной из теорий, шаровая молния представляет собой своего рода электромагнитный солитон, который удерживает энергию внутри оболочки из плазмы.

Ученые решили создать такой солитон и использовали для этого очень острую вольфрамовую иглу с диаметром острия 100 нанометров. Игла была погружена в облако атомов газообразного аргона. Физики направили лазерный импульс на иглу, что привело к появлению мощной электромагнитной волны, распространявшейся вдоль иглы. Когда волна достигала острия, ее энергия концентрировалась в чрезвычайно мощное электрическое поле. Оно вырывало электроны из атомов аргона и превращало газ в горячую плазму. Эта плазма появилась в виде крошечного светящейся сферы. Она имела диаметр около 80 микрометров и за доли секунды увеличилась. Сфера не рассеялась, как обычное облако горячей плазмы, а сохранила свою структуру в процессе расширения.

Выяснилось, что характер расширения полностью соответствует теоретическим предсказаниям для электромагнитного солитона. Это означает, что электромагнитная энергия оставалась запертой внутри оболочки из плазмы, поддерживая существование светящегося шара даже во время его роста.

Расчеты физиков показали, что электромагнитные солитоны, поддерживаемые микроволновым излучением, теоретически могут вырастать до размеров в несколько метров и существовать в течение нескольких секунд. Это похоже на настоящую шаровую молнию.

Это исследование приближает ученых к пониманию природы шаровых молний. С другой стороны, как отмечают физики, способность удерживать электромагнитную энергию в стабильной локализованной структуре может помочь создать новые технологии хранения энергии. Также это может помочь в изучении взаимодействия света с веществом в экстремальных условиях.

Другие новости науки

• Ученые разгадали загадку, которая десятилетиями ставила физиков в тупик.
• Ученые подтвердили 10-летнюю теорию: черные дыры покидают центры галактик.