Учёные Китайской академии наук сообщили об управляемой генерации макроскопического и долговечного солитона, который управляется терагерцовыми электромагнитными полями в рамках эксперимента. Авторы работы подчёркивают, что их образец может служить лабораторной платформой для исследования оптического солитонного поведения, механизмов энерго‑хранения и возможной разгадки векам посвящённой шаровой молнии, опубликование произведено в Nature Photonics. Исследование позиционируется как попытка создать в контролируемых условиях явление, близкое к шаровой молнии и связанное с балансом физико‑политических воздействий, однако ясно отмечается, что это не прямое воспроизведение природного феномена. (источник: 5, 6, 32)

Суть эксперимента состоит в использовании очень острого алмиевого или твердотельного нитевидного элемента: тугоплавочного вольфанового наконечника с кромкой около 100 нанометров. При ультракоротком лазерном импульсе по такой щели формируется мощная электромагнитная волна, распространяющаяся вдоль длины иглы. На кончике энергия концентрируется в очень сильном электрическом поле, что вытягивает электроны из атомов в аргоновой газовой среде, создавая сверхрасплавленную плазменную пузырьковую сферу. Так рождается маленькое светящееся тело. Далее сфера увеличивается от начального размера примерно 80 микрометров до более крупных пин‑порой нескольких сотен микрометров за первые наносекунды, сохраняя при этом структуру и светимость. Эти детали взяты из экспериментальной части работ и сопровождались иллюстрациями и схемами установки. (источник: 11–16, 17–18)

Наблюдение за расширением сферы и анализ спектра её испускания при охлаждении позволили сравнить результаты с теоретическими моделями и компьютерным моделированием. По выводам авторов, расширение сферы совпало с предсказанными теоретическими моделями для электромагнитного солитона, что говорит о сохранении энергии внутри плазмы и поддержании яркого шара по мере его роста. Обратно, моделирование обычного плазменного расширения без электромагнитной фиксации приводило к более быстрому распаду и диффузии. При этом подчёркивается, что маленькая плазменная сфера в контролируемой лабораторной среде далека от условий, в которых чаще всего встречается шаровая молния. (источник: 19–23)

Авторы проекта также обсуждают возможность применения идеи за пределами чисто атмосферной мистики: если электромагнитная энергия может быть надёжно задержана в стабильной локализованной структуре, это может открыть новые подходы к хранению энергии и изучению взаимодействия света с веществом в условиях экстремальных полей. В заключении подчёркнуто, что лабораторный подход к спатиотемпоральной характеристике при настраиваемых условиях обеспечивает систематический путь к разгадыванию вековой загадки шаровой молнии и объединению фотоники экстремальных полей, плазменной физики и геофизики атмосферы. Результаты опубликованы в Nature Photonics. (источник: 28–33)