科技日報上海4月16日電 （記者王春）16日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所團(tuán)隊宣布，在世界上首次人工制造出與自然界高度相似的“類球狀閃電”，一舉破解這一百年自然之謎。相關(guān)成果發(fā)表于國際期刊《自然·光子學(xué)》。
球狀閃電俗稱“滾地雷”，是自然界最神秘的電磁現(xiàn)象之一。長期以來，相關(guān)理論眾多，但始終缺乏可重復(fù)、可精準(zhǔn)驗證的實驗支撐。此次研究團(tuán)隊依托上海超強(qiáng)超短激光實驗裝置（“羲和”激光裝置），成功激發(fā)并捕獲了一種在形狀、狀態(tài)和發(fā)光特性與自然界球狀閃電高度相似的球形發(fā)光體，證實球狀閃電的本質(zhì)為“電磁孤子”。
團(tuán)隊在強(qiáng)激光驅(qū)動太赫茲源領(lǐng)域長期深耕，自主搭建時空分辨診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)電磁孤子全過程精準(zhǔn)觀測。實驗室中，高速攝像機(jī)捕捉到：明亮白球被幽藍(lán)等離子體外殼包裹，如“光之繭”般緩慢膨脹、最終耗散。該電磁孤子直徑約百微米、壽命達(dá)百納秒，光譜覆蓋紫外至紅外寬波段，經(jīng)物理標(biāo)度變換，可對應(yīng)自然界直徑幾十厘米、持續(xù)數(shù)秒的球狀閃電。
研究團(tuán)隊以飛秒強(qiáng)激光驅(qū)動微金屬絲，產(chǎn)生太赫茲表面波并匯聚至納米針尖，獲得相對論級強(qiáng)度近場，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；與此同步，將超音速氬氣氣體噴流注入針尖近場區(qū)，在強(qiáng)場作用下，氣體被迅速電離為等離子體。光波輻射壓與等離子體熱壓達(dá)成精妙平衡，將太赫茲波囚禁其中，最終生成穩(wěn)定的類球狀閃電結(jié)構(gòu)。
此次成果不僅揭開了自然奧秘，更揭示了極端電磁能量約束機(jī)制，有望為聚變能源、高能量密度物理、能量存儲等前沿領(lǐng)域提供全新思路。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
晉公網(wǎng)安備 14090202000008號 
