Mini-salaman tekeminen muovikappaleeseen

Salaman muodostuminen ja sitä laukaisevat olosuhteet ovat pitkään olleet mysteerin verhoamia, mutta Penn Staten tutkijoiden johtama uusi tutkimus hälventää sumua.

Matemaattisten laskelmien avulla tutkijat havaitsivat, että salaman kaltainen purkaus ei vaadi ukkospilveä – se voitaisiin tehdä arkipäiväisen materiaalin sisältä laboratoriopöydällä.

”Käytimme täsmälleen samoja malleja, joita käytämme salamatutkimuksessa, mutta pienensimme mittakaavaa hieman korttipakkaa suuremmaksi”, sanoi Victor Pasko, Penn Staten sähkötekniikan professori ja löytöä kuvaavan artikkelin pääkirjoittaja. ”Laskimme, että kun salama syötetään tehokkaaseen elektronilähteeseen, se voi laukaista salaman jokapäiväisissä eristemateriaaleissa, kuten lasissa, akryylissä ja kvartsissa.”

Tutkijaryhmä käytti yksityiskohtaisia numeerisia simulaatioita osoittaakseen, että salaman kaltaisia säteilypurkauksia voi muodostua pienten kiinteiden kappaleiden sisään laboratorio-olosuhteissa.

Jos työ todistetaan kokeellisesti, sillä voi olla vaikutuksia pienempien ja mahdollisesti turvallisempien röntgenlähteiden kehittämiseen lääkäreiden vastaanotoilla ja turvatarkastuspisteissä, tutkijat sanoivat. Ensisijainen hyöty olisi kuitenkin voimakkaan luonnonilmiön tutkiminen laboratoriopöydällä.

Paskon mukaan tämä prosessi, jota kutsutaan valosähköiseksi takaisinkytkentäpurkaukseksi, avaa uusia väyliä salaman fysiikan tutkimiseen kontrolloiduissa olosuhteissa ja selvittää, miten salama laukeaa ja etenee. Jos löydös vahvistetaan kokeellisesti, se pienentäisi dramaattisesti mittakaavaa, jolla yksi luonnon äärimmäisimmistä sähköisistä ilmiöistä voi esiintyä.

Erään toisen tiedemiesryhmän äskettäin tekemä tutkimus kuitenkin osoitti, että salamoita huomattavasti muistuttavat purkaukset pystyivät leviämään pienessä määrässä tiettyjä materiaaleja.

Tämän tutkimustiedon perusteella Pasko sanoi haluavansa selvittää, voisiko matemaattinen malli kuvata ja toistaa saman valosähköisen takaisinkytkentäsilmukan, joka laukaisee salaman pienoiskokoisissa työpöytäolosuhteissa tiheiden materiaalien, kuten akryylin, kvartsin ja vismuttigermanaatin, kanssa.

”Sen tarvitsee vain olla jonkinlainen eristävä materiaali – teoriassa tämä laajamittainen ilmiö, jonka näemme salamoissa, voidaan toistaa hyvin pienessä tilavuudessa”, Pasko sanoi. ”Se, että ymmärsimme näiden materiaalien sisällä syntyvien jännitteiden ja sähkökenttien olevan teoriassa samat kuin ukkospilvissä, oli todellinen läpimurto.”

Aiheesta aiemmin:

Jään ilmiöt auttavat selittämään salamoinnin alkuperän

Salama on syntynyt!