Дълго време в научната общност се смяташе, че за разбирането на природата на мълниите е необходим огромен гръмотевичен облак.

Ново изследване, публикувано в списание Physical Review Letters, обаче показва, че миниатюрни мълнии могат да бъдат създадени в малък пластмасов блок.

Авторите на проучването предполагат, че силата на мълнията може да бъде овладяна, смалена и възпроизведена на лабораторна маса в парче плексиглас с размерите на тесте карти.

Численото моделиране демонстрира, че разряди, подобни на мълнии, могат да възникнат в твърди материали с широчина само няколко сантиметра. Вместо да се простират на километри в небето.

Единственото необходимо условие е плътността.

„Приложихме същите математически модели, които използваме за изследване на мълниите, но намалихме мащаба до размери, малко по-големи от тесте карти. Нашите изчисления показаха, че ако се осигури мощен източник на електрони, мълния може да бъде предизвикана в обикновени изолационни материали като стъкло, плексиглас и кварц“, обяснява професор Виктор Паско от Щатския университет в Пенсилвания.

Факторът плътност

Мълнията се задейства от така наречената лавина от релативистки бягащи електрони.

В електрическото поле на гръмотевичния облак електроните се ускоряват толкова бързо, че се сблъскват с молекулите на въздуха, като лавинообразно увеличават енергията си и произвеждат мощни изблици.

Тази верижна реакция – фотоелектрична обратна връзка – генерира интензивни изблици на рентгеново и гама-лъчение, които могат да достигнат далечния космос.

Детайлното моделиране показва, че фотоелектричните разряди могат да бъдат възпроизведени в малки твърди блокове в лаборатория.

За целта са подходящи плътни материали като плексиглас, кварц или бизмутов германат.

Плътността на тези вещества е 1000 пъти по-висока от тази на въздуха, което позволява достигането на екстремни електрически потенциали, имитиращи условията на гръмотевична буря, в много малко пространство.

Само си представете: потенциал от 100 милиона волта може да бъде генериран на разстояние от само няколко сантиметра, а не на километри.

Тези симулации също така показват, че мощен сноп електрони може да задейства същата фотоелектрична обратна връзка, подобна на мълния, в обикновени твърди тела.

Нещо, което преди се смяташе за възможно само в небето.

По-задълбоченото разбиране на тези механизми на обратна връзка може да помогне за разгадаването на дългогодишни мистерии около зараждането и разпространението на мълниите в земната атмосфера.

Намаляване на научните разходи

Възпроизвеждането на мълния в контролирани лабораторни условия носи както научни, така и практически ползи.

Преди изследователите трябваше да разчитат на непредсказуеми методи за „лов на бури“, като например изстрелване на ракети в облаците за събиране на данни.

Сега за това е достатъчна лабораторна маса, където различните атмосферни променливи могат да бъдат прецизно манипулирани, за да се изучи явлението в детайли.

Освен икономия на средства, това може да открие пътя към създаването на по-компактни и безопасни източници на рентгенови лъчи за медицината и системите за сигурност.

„Ако можехме да експериментираме с условия, подобни на гръмотевична буря, на обикновена маса в контролирана среда, това би било чудесно – много по-икономично и би ни позволило да отговорим на множество въпроси“, обяснява Паско.

Засега това е чисто теоретична работа, но ако бъде последвана от експериментално потвърждение, обвитата в мистерия загадка на мълнията може най-накрая да бъде разкрита.