安徽
球狀閃電，俗稱“滾地雷”，這個神秘的自然現(xiàn)象，幾百年來不管是科學家還是普通人，都被它搞得一頭霧水。
從教堂里突然現(xiàn)身的發(fā)光球體，到雷暴后穿過窗戶的藍色火球，無數(shù)人見過它的身影，卻沒人能說清它的本質(zhì)，科學家們提了各種假說，始終沒有可重復、可精準驗證的實驗支撐。
直到4月16日，中國科學院上海光機所宋立偉、田野和李儒新團隊，在《自然·光子學》發(fā)表了重磅成果——他們在實驗室里，首次成功造出并捕獲了和自然界球狀閃電高度相似的“類球狀閃電”，直接證實它的本質(zhì)就是“電磁孤子”。
可能有人會問，這個“電磁孤子”到底是什么？
其實浙江大學武慧春教授早就從理論上提出，它就是電磁波形成的穩(wěn)定態(tài)結(jié)構(gòu)，就像能穿墻、會精準攻擊的“電磁幽靈球”。
而上海光機所的實驗，剛好印證了這個猜想：這個能量球會緩慢膨脹，發(fā)出的光譜覆蓋從紫外到紅外的寬波段，和理論預言的電磁孤子行為完全吻合，就連它的發(fā)光、膨脹規(guī)律和溫度變化，都和自然界的球狀閃電高度一致，表面溫度從約7000K快速下降，和真實球狀閃電的溫度變化趨勢一模一樣。
這項突破并不是偶然，研究團隊找了個巧妙的方法，把激光驅(qū)動金屬絲產(chǎn)生的太赫茲表面波，引導到納米級針尖上，借助針尖的亞波長約束和近場增強效應，在局部實現(xiàn)了超過10GV/m的相對論級強度近場場強，為亞毫米尺度電磁孤子的產(chǎn)生，提供了高質(zhì)量的驅(qū)動源。
與此同時，他們把超音速氬氣噴流注入針尖近場區(qū)，在強太赫茲電場作用下，氬氣迅速被電離成等離子體，電子和離子被排到外面，中間形成了一個球形空腔，球殼表面則形成了一層致密高溫的等離子體殼。
而這次研究最關鍵的突破，就是實現(xiàn)了一種“精妙的力學平衡”——球形空腔里的光波輻射壓，和球殼表面的熱壓，隨著球體膨脹慢慢達到平衡，把太赫茲波牢牢困在里面。
這種自我約束機制，讓能量球能穩(wěn)定存在，不會像普通等離子體那樣瞬間消散。宋立偉研究員說，這一發(fā)現(xiàn)不僅揭開了球狀閃電的神秘面紗，還講清了極端條件下能量“自我囚禁”的物理機制，為我們理解自然界類似的能量約束現(xiàn)象，提供了全新的視角。
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