中国科学家造出“类球状闪电” 破解百年科学悬案

转自：央视新闻

近日，我国科学家在世界首次造出类似自然界球状闪电的电磁孤子，成功破解了这桩百年科学悬案，为可控核聚变、电磁能量存储等带来新启示。球状闪电是科幻小说的常客。在刘慈欣的《三体》里，它是设想用来对抗三体人的秘密武器；而在他的另一部同名小说《球状闪电》中，它更是被想象成“宏电子”——制作成威力远超原子弹的恐怖武器。那么，真实的球状闪电到底是什么？它真有这么厉害吗？近日，中国科学院上海光机所科研团队终于破解了这桩百年科学悬案——他们不仅揭示了球状闪电背后的物理机制，还在实验室里面成功激发并捕获了与它高度相似的电磁孤子。全释硬科技，我们来一探究竟。

什么是电磁孤子？它就像游戏和动画里的“气功波”，是一团高度集中的能量球，被一个无形的等离子体“笼子”关在里面，既不散开，也不消失，还能自己维持一段时间。

这个神奇的“气功波”又是怎么造出来的呢？科学家用超强激光照射一根纳米金属针的尖端，激发出极端强大的太赫兹波段的电磁场。这个电磁场瞬间把周围的气体电离成等离子体，超强电磁场将等离子体的电子和离子拼命向外炸开，推出一个球形的空腔，而球壳表面的高密度等离子体又向内挤压，就像两只无形的手互相推着，随着球体膨胀到某个阶段两者刚好达成平衡，把太赫兹波囚禁在一个球形的空间里，一个近毫米级大小、球壳燃烧发光、球形中空、能存在百万分之一秒的电磁孤子就这样诞生了。别看它时间短、尺度小，但它的行为特征与自然界神秘莫测的球状闪电高度相似——科学家们由此实验证实了理论学者预言的球状闪电的本质就是电磁孤子。一个能悬浮在空中、自己发光、还不“散架”的等离子体球——听起来是不是很像可控核聚变？“人造太阳”最难的就是将上亿度的等离子体关在笼子里。现在靠的是电流线圈产生的超强磁场，而等离子体如果能学会球状闪电这种“自约束”的本领，就将给聚变带来新的启示。球状闪电的谜底虽然揭开了，但它带来的启示才刚刚开始。除了为“人造太阳”提供“自约束”的新思路，这种电磁孤子还可能为电磁能量存储、大气地球物理等很多前沿领域带来启发。一个困扰人类百年的“幽灵”，一旦被科学抓住，就有可能变成照亮未来的光束。

来源：央视新闻

作者：帅俊全 褚尔嘉 韩星 胡启晨

编辑：苏好