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福州科技界关注:中国团队在沪首次实现类球状闪电人工构建

困扰全球物理学界百余年的“球状闪电”现象,近日由中国科学院上海光学精密机械研究所科研团队成功在实验室复现。4月16日,该团队依托上海超强超短激光装置“羲和”,首次人工生成高度拟真的类球状闪电结构,并证实其物理本质为“电磁孤子”。这一突破性成果已发表于国际权威期刊《自然·光子学》,也为福建高校及科研院所开展等离子体与强场物理交叉研究提供了重要参考。

从“滚地雷”到实验室光球:机制解析取得实质性进展

民间俗称的“滚地雷”,常在雷雨天气中悬浮移动、穿墙而过,存在时间短、难以捕捉,长期缺乏可重复验证的实验支撑。此次研究摒弃传统模拟雷电路径,转而采用飞秒级强激光激发微金属丝,激发出太赫兹表面波;再经纳米针尖聚焦形成相对论强度近场,并同步注入超音速氩气喷流。在极端电磁场作用下,气体瞬时电离为等离子体,光辐射压与热压力达成动态平衡,将太赫兹波稳定囚禁于球形区域内,最终形成持续发光体。

福州科技界关注:中国团队在沪首次实现类球状闪电人工构建(图1)

毫微尺度实证:首获电磁孤子全生命周期影像

借助自主研制的时空分辨诊断系统,研究人员以高速摄像技术完整记录了该人造结构的演化全过程:一个直径约100微米、寿命达百纳秒的白色发光球体,外裹幽蓝色等离子体壳层,形似“光之茧”,经历缓慢膨胀后逐渐耗散。其辐射光谱横跨紫外至红外波段。通过物理标度换算,该微观模型精准对应自然界中数十厘米尺度、持续数秒的真实球状闪电,成为迄今最直观、最完整的电磁孤子实验证据。

福建产学研联动新契机:强场约束机制或启能源革命

这项工作不仅破解了百年自然之谜,更揭示出一种新型极端电磁能量自持约束机制——即“电磁孤子”可在等离子体中稳定传播而不扩散。该特性对高能量密度物理、可控核聚变及新型储能技术具有深远启示。尤其在福州大学、福建师范大学等高校正加速布局先进激光与等离子体实验室的背景下,相关原理有望为区域新能源技术研发提供原创性思路,助力福建打造东南沿海前沿物理研究高地。

福州科技界关注:中国团队在沪首次实现类球状闪电人工构建(图2)

从闽江畔高校师生热议的“闪电奇观”,到上海实验室里跃动的“光之茧”,中国科学家用激光照亮的不仅是球状闪电的本质,更是一条通向未来清洁能源的新路径。这一成果,也正悄然激发福州本地科研力量对极端条件物理应用的深度思考。

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