Учёные предложили новый способ изучать рождение молний — с помощью лазеров и одной микроскопической частицы. Исследовательница Андреа Штёлльнер из Института науки и технологий Австрии с международной командой изучала, как «оптические пинцеты» — лучи лазера, удерживающие частицу в воздухе, могут её заряжать.
Как именно в грозовых облаках возникает первая искра молнии, до сих пор неясно. С середины XX века существуют теории о столкновениях ледяных кристаллов с мягким крупным снегом — граупелем, о невидимых карманах сильного электрического поля и о космических лучах, которые ионизуют воздух. Но прямых экспериментов мало, а измеренные в облаках электрические поля слишком слабы, чтобы сами по себе «зажечь» разряд.
Команда Штёлльнер не собиралась сразу решать эту загадку. В свежем эксперименте они лазером «поймали» в воздухе одну частицу диоксида кремния и постепенно усиливали луч, измеряя её заряд. Частица поглощала фотоны, теряла электроны и становилась положительно заряженной, сильнее «дрожа» в переменном поле лазера.
Неожиданно физики заметили, что иногда, спустя недели в ловушке, частица резко теряла заряд — происходила спонтанная разрядка. На крошечном масштабе это напоминает мини-версию запуска молнии: накопление заряда и его резкий сброс. Учёные подчёркивают, что пока связь с настоящими молниями лишь гипотеза и десятки электронов сами по себе, конечно, не создают разряд в облаке.
Сейчас команда проверяет, как на поведение частицы влияют её размер, влажность и давление. По словам независимых экспертов, метод впечатляет точностью: он позволяет отслеживать заряд единственной частицы без металлических электродов и при относительно слабых полях. Такие эксперименты помогут лучше понять зарядку капель воды, ледяных кристаллов и аэрозолей в атмосфере, а также процессы с пылью на других планетах и на Луне.
