中國科學家成功復刻“類球狀閃電” 揭秘自然之謎
中國科學院上海光學精密機械研究所科研團隊在實驗室成功復刻出類似自然界球狀閃電的現(xiàn)象，為揭示這一自然之謎提供了關鍵實驗證據(jù)，并闡明了極端條件下能量自我約束的物理機制。相關成果已在國際學術期刊《自然?光子學》上發(fā)表。
球狀閃電是一種罕見且神秘的自然現(xiàn)象，通常在雷暴后出現(xiàn)，呈球形、能短暫懸浮且發(fā)光。其本質(zhì)和形成原因一直是科學難題。此前理論推測，它可能是一種由電磁場和等離子體形成的特殊結構，能在沒有外部能量維持的情況下自己抓住能量并保持形態(tài)。但過去的實驗只能做出微米大小、存在時間極短的微型孤子，與自然球狀閃電差距很大。
該科研團隊選擇用波長更長的太赫茲波作為驅(qū)動源，理論上能產(chǎn)生更大、更穩(wěn)定的孤子。他們基于“羲和激光裝置”，用飛秒強激光轟擊微金屬絲，再通過納米尖端的聚焦作用，把太赫茲波壓縮到極小空間，形成了強度極高的相對論級太赫茲近場。同時，在針尖附近引入高速氬氣噴流。在強太赫茲場作用下，氣體被迅速電離，形成參數(shù)可控的等離子體環(huán)境。太赫茲波和等離子體相互作用，最終形成了一個近毫米級的球形發(fā)光結構。
實驗顯示，這個“類球狀閃電”直徑超過百微米，能穩(wěn)定存在超過百納秒，壽命比傳統(tǒng)實驗大幅提升。它的發(fā)光行為、膨脹規(guī)律和溫度變化都與自然界中的球狀閃電高度相似?？茖W家通過光譜分析發(fā)現(xiàn)，這個光球表面溫度從約7萬攝氏度緩慢降到6千攝氏度，證明有能量持續(xù)注入。這正是太赫茲波的輻射壓力和等離子體的熱壓力相互作用導致，使其沒有像普通閃電一樣瞬間消散。
這項成果對于揭示球狀閃電本質(zhì)、推動太赫茲強場物理研究以及探索新型聚變能量約束方式具有重要作用。
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