Фізики вперше створили кульову блискавку та наблизилися до розгадки таємниці цього явища

Кульова блискавка — це рідкісне й до кінця не вивчене явище, яке є однією з найбільших загадок фізики. Вчені до кінця не розуміють природу цього атмосферного явища, яке існує у вигляді світиться кулі протягом кількох секунд. Тепер же фізики вперше створили кульову блискавку в лабораторії. Точніше, вони створили те, чим може бути кульова блискавка, — електромагнітний солітон усередині оболонки з плазми. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature Photonics, пише ScienceAlert.

Солітон — це стійка ізольована хвиля, яка поводиться як частинка і при цьому зберігає свою форму та структурну цілісність під час поширення. Солітони можуть виникати в плазмі, воді, світлових потоках, тобто в будь-якому середовищі, де різні фізичні фактори врівноважують один одного, забезпечуючи стабільність хвилі.

Згідно з однією з теорій, кульова блискавка є своєрідним електромагнітним солітоном, який утримує енергію всередині оболонки з плазми.

Вчені вирішили створити такий солітон і використали для цього дуже гостру вольфрамову голку з діаметром вістря 100 нанометрів. Голку занурили в хмару атомів газоподібного аргону. Фізики спрямували лазерний імпульс на голку, що призвело до появи потужної електромагнітної хвилі, яка поширювалася вздовж голки. Коли хвиля досягала вістря, її енергія концентрувалася у надзвичайно потужне електричне поле. Воно виривало електрони з атомів аргону й перетворювало газ на гарячу плазму. Ця плазма з’явилася у вигляді крихітної світиться сфери. Вона мала діаметр близько 80 мікрометрів і за частки секунди збільшилася. Сфера не розсіялася, як звичайна хмара гарячої плазми, а зберегла свою структуру в процесі розширення.

З’ясувалося, що характер розширення повністю відповідає теоретичним прогнозам щодо електромагнітного солітона. Це означає, що електромагнітна енергія залишалася ув’язненою всередині оболонки з плазми, підтримуючи існування світиться кулі навіть під час її зростання.

Розрахунки фізиків показали, що електромагнітні солітони, які підтримуються мікрохвильовим випромінюванням, теоретично можуть досягати розмірів у кілька метрів і існувати протягом кількох секунд. Це схоже на справжню кульову блискавку.

Це дослідження наближає вчених до розуміння природи кульових блискавок. З іншого боку, як зазначають фізики, здатність утримувати електромагнітну енергію в стабільній локалізованій структурі може допомогти створити нові технології зберігання енергії. Також це може допомогти у вивченні взаємодії світла з речовиною в екстремальних умовах.

Інші новини науки

• Вчені розгадали загадку, яка десятиліттями ставила фізиків у глухий кут.
• Вчені підтвердили 10-річну теорію: чорні діри залишають центри галактик.