科技日報記者 王春
16日，中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）團隊宣布，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，相關成果發(fā)表于國際期刊《自然?光子學》。
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，相關理論眾多，但始終缺乏可重復、可精準驗證的實驗支撐。此次上海光機所宋立偉、田野、李儒新團隊，依托上海超強超短激光實驗裝置（“羲和”激光裝置），成功激發(fā)并捕獲球形發(fā)光體，證實其本質(zhì)為電磁孤子。
研究團隊在強激光驅動太赫茲源領域長期深耕，自主搭建時空分辨診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)孤子全過程精準觀測。實驗室中，高速攝像機捕捉到：明亮白球被幽藍等離子體外殼包裹，如“光之繭”般緩慢膨脹、最終耗散。該電磁孤子直徑約百微米、壽命達百納秒，光譜覆蓋紫外至紅外寬波段，經(jīng)物理標度變換，可對應自然界直徑幾十厘米、持續(xù)數(shù)秒的球狀閃電。
研究團隊以飛秒強激光驅動微金屬絲，產(chǎn)生太赫茲表面波并匯聚至納米針尖，獲得相對論級強度近場；同步注入超音速氬氣噴流，在強場下電離形成等離子體。光波輻射壓與等離子體熱壓達成精妙平衡，將太赫茲波囚禁其中，最終生成穩(wěn)定的類球狀閃電結構。
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制，有望為聚變能源、高能量密度物理、能量存儲等前沿領域提供全新思路。
（圖片由中國科學院上海光學精密機械研究所提供）
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