中科院首次人工制造球状闪电，证实其本质为电磁孤子

4 月 16 日，中国科学院上海光学精密机械研究所的研究团队在《自然·光子学》（Nature Photonics）上发表论文，首次在实验室中人工激发并捕获了与自然界球状闪电高度相似的球形发光体，证实其本质为"电磁孤子"。

球状闪电：从传闻到实验

球状闪电，俗称"滚地雷"，是自然界最神秘的电磁现象之一。许多人曾目击到悬浮于空气中的发光球体，但科学家提出过多种理论假说，始终缺乏可重复的实验验证。

浙江大学武慧春教授此前在理论上提出球状闪电是电磁孤子的宏观表现形式，但能量来源与稳定机制缺乏实验证据。

实验方法

研究团队利用强激光驱动金属丝产生太赫兹表面波，导引至纳米级针尖，借助亚波长约束和近场增强效应实现相对论级场强。超音速氩气注入后被太赫兹电场电离为等离子体，电子和离子向外排开形成球形空腔。球壳表面的高温等离子体与腔内光波辐射压达成力学平衡，将太赫兹波囚禁——一个自稳定的能量球就此诞生。

实验结果

高速摄像系统捕捉到的发光体直径约百微米、寿命达百纳秒，光谱覆盖紫外到红外的宽波段，完全符合电磁孤子理论预言。经物理标度变换，该能量球可对应自然界中直径数十厘米、持续数秒的球状闪电。

意义

该研究为球状闪电这一科学悬案提供了关键实验证据，揭示了极端电磁能量约束的基础物理机制，也为聚变能源、高能量密度物理及能量存储等领域提供了新参考。

来源：新华社 · Nature Photonics