Ученые используют лазеры для изучения зарождения молний
Аспирантка ISTA Андреа Штёлльнер за работой с экспериментальной установкой, где два лазерных луча удерживают отдельную частицу. Фото: © ISTA
Исследователи из Института науки и технологий Австрии (ISTA) разработали методику, позволяющую с помощью лазеров изучать процессы электризации в облаках, которые могут приводить к возникновению молний. Ученые научились захватывать и заряжать отдельные аэрозольные частицы сфокусированными лучами света, наблюдая за изменением их электрического состояния.
Аспирантка Андреа Штёлльнер работает с моделью ледяных кристаллов в облаках, используя для экспериментов прозрачные кремниевые сферы. Вместе с коллегами она создала установку, где две пересекающиеся лазерные ловушки удерживают, стабилизируют и заряжают отдельную частицу.
«Первый раз, когда я поймала частицу, я была на седьмом небе от счастья», — вспоминает Штёлльнер о своем прорыве два года назад. «Теперь мы можем удерживать ее в этом положении неделями».
Ученые обнаружили, что частицы приобретают заряд благодаря «двухфотонному процессу» — когда два фотона одновременно ударяют по частице и выбивают электрон. Это открытие позволило точно наблюдать, как частица заряжается от нейтрального состояния до высокозаряженного.
По мере накопления заряда частица начинает терять его короткими всплесками. Эти спонтанные разряды могут имитировать процессы, происходящие в атмосфере.
В грозовых облаках содержатся ледяные кристаллы и более крупные частицы льда. При столкновении они обмениваются электрическими зарядами, что со временем приводит к образованию молнии. Новая методика позволяет исследовать теорию о том, что самый ранний разряд молнии может возникать непосредственно от заряженных ледяных кристаллов.
«Наша установка позволяет исследовать теорию ледяных кристаллов, внимательно изучая динамику заряда частицы с течением времени», — объясняет Штёлльнер.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
0 комментариев