Od wieków pozostaje zagadką. Naukowcy odtworzyli podobne zjawisko

• Naukowcy wytworzyli kulę zjonizowanego argonu o średnicy początkowej ok. 80 mikrometrów.
• Obiekt utrzymał swoją strukturę znacznie dłużej niż impuls elektromagnetyczny, który doprowadził do jego powstania.
• Modele wskazują, że podobne struktury napędzane mikrofalami mogłyby teoretycznie osiągać rozmiar kilku metrów.

Badacze wykorzystali ultrakrótki impuls laserowy oraz wolframową igłę zakończoną ostrzem o szerokości zaledwie 100 nanometrów. Dla porównania, ludzki włos ma zwykle od 80 tys. do 100 tys. nanometrów. Energia fali elektromagnetycznej skupiła się na końcu igły, wytwarzając silne pole elektryczne, które oderwało elektrony od atomów argonu.

Powstała w ten sposób silnie rozgrzana kula zjonizowanego gazu, czyli plazmy. Początkowo miała ok. 80 mikrometrów średnicy, a w ciągu kolejnych 100 nanosekund zwiększyła rozmiar do kilkuset mikrometrów. Jak podaje serwis ScienceAlert, naukowcy obserwowali jej rozszerzanie się i analizowali długości fal światła emitowanego podczas ochładzania.

Zespół fizyka Chulianga Zhou porównał wyniki eksperymentu z modelami teoretycznymi oraz symulacjami komputerowymi. Zaobserwowane zachowanie odpowiadało przewidywaniom dotyczącym solitonu elektromagnetycznego, czyli pojedynczej fali, która zachowuje kształt dzięki równowadze działających na nią sił.

Po raz pierwszy w kontrolowanych warunkach wytworzyliśmy makroskopowy, długotrwały soliton napędzany relatywistycznymi polami elektromagnetycznymi terahercowymi – napisali badacze w pracy opublikowanej w czasopiśmie "Nature Photonics".

Ich zdaniem doświadczenie stworzyło dostępne laboratoryjnie środowisko do badania fizyki solitonów oraz zagadki pioruna kulistego.

Piorun kulisty od stuleci pojawia się w relacjach świadków jako świetlista kula unosząca się nad ziemią i znikająca po krótkim czasie. Zjawisko jest trudne do zaobserwowania, a relacje świadków różnią się pod względem jego rozmiaru, koloru i zachowania. Laboratoryjna kula była znacznie mniejsza i powstała w ściśle kontrolowanych warunkach, dlatego eksperyment nie stanowi jeszcze pełnego wyjaśnienia natury pioruna kulistego.

Naukowcy sprawdzili również, jak podobne struktury mogłyby zachowywać się przy niższych częstotliwościach promieniowania. Obliczenia sugerują, że solitony napędzane mikrofalami mogłyby teoretycznie osiągać rozmiar kilku metrów i utrzymywać się przez sekundy. Taki model jest bliższy części opisów piorunów kulistych.

Badanie może mieć zastosowanie także poza atmosferą. Możliwość zatrzymywania energii elektromagnetycznej w stabilnej strukturze może pomóc w pracach nad technologiami magazynowania energii oraz w analizowaniu oddziaływania światła z materią w ekstremalnych warunkach.