Μια μικρή σφαίρα πλάσματος δίνει νέα στοιχεία για τον σφαιρικό κεραυνό

Μια μικροσκοπική φωτεινή σφαίρα πλάσματος που δημιουργήθηκε σε εργαστήριο ίσως βοηθήσει τους φυσικούς να μελετήσουν τον σφαιρικό κεραυνό. Η συμπεριφορά της συμφωνούσε με θεωρητικές προβλέψεις για ηλεκτρομαγνητικό σολιτόνιο, σύμφωνα με μελέτη της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών που παρουσιάζει το ScienceAlert.

Το σολιτόνιο είναι ένα αυτοτελές κύμα που διατηρεί το σχήμα και τη δομή του χάρη στην ισορροπία διαφορετικών φυσικών επιδράσεων. Ορισμένες θεωρίες προτείνουν ότι ο σφαιρικός κεραυνός θα μπορούσε να είναι ηλεκτρομαγνητικό σολιτόνιο, με ενέργεια παγιδευμένη μέσα σε πλάσμα.

Στο πείραμα, η ομάδα χρησιμοποίησε μια βελόνα βολφραμίου με άκρο πλάτους περίπου 100 νανομέτρων. Ένας υπερσύντομος παλμός λέιζερ δημιούργησε ηλεκτρομαγνητικό κύμα κατά μήκος της. Στο άκρο, το ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο απέσπασε ηλεκτρόνια από άτομα αργού και σχημάτισε μια μικρή σφαίρα ιονισμένου αερίου.

Η σφαίρα είχε αρχικά διάμετρο περίπου 80 μικρομέτρων. Στα επόμενα περίπου 100 νανοδευτερόλεπτα διαστάλθηκε σε αρκετές εκατοντάδες μικρόμετρα, διατηρώντας τη δομή της. Η ομάδα παρακολούθησε τη διαστολή και το φως που εξέπεμπε καθώς ψυχόταν, συγκρίνοντας τις μετρήσεις με μοντέλα και προσομοιώσεις.

Τα αποτελέσματα συμφωνούσαν με τις προβλέψεις για ηλεκτρομαγνητικό σολιτόνιο. Αντίθετα, οι προσομοιώσεις απλής θερμικής διαστολής πλάσματος έδιναν ταχύτερη και πιο διάχυτη εξέλιξη. Η σύγκριση υποστηρίζει την ερμηνεία της ομάδας ότι η ενέργεια παρέμενε παγιδευμένη μέσα στη σφαίρα.

Το εργαστηριακό πείραμα δεν αναπαράγει τις σύνθετες ατμοσφαιρικές συνθήκες του φυσικού φαινομένου. Οι υπολογισμοί για μεγαλύτερες σφαίρες, που θα μπορούσαν θεωρητικά να φτάσουν σε διάμετρο μέτρων και να διαρκέσουν δευτερόλεπτα αν διεγείρονταν με μικροκύματα, παραμένουν θεωρητικές εκτιμήσεις. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Photonics.

Πηγή: ScienceAlert.