Исследователи из США смоделировали молнию в пластиковом блоке размером с колоду карт

Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания провела серию численных симуляций, которые показали: разряды, аналогичные атмосферным молниям, способны формироваться внутри небольших твёрдых блоков из акрила, кварца или германита висмута. Результаты работы были представлены в марте 2026 года.

В основе природной молнии лежит механизм релятивистских электронных лавин. Электроны разгоняются в электрическом поле грозового облака до околосветовых скоростей, сталкиваются с молекулами воздуха и порождают каскад вторичных частиц. Этот процесс сопровождается фотоэлектрической обратной связью — цепной реакцией, генерирующей мощные вспышки рентгеновского и гамма-излучения.

Руководитель исследования, профессор электротехники Виктор Паско, перенёс математические модели грозовых разрядов на масштаб твёрдых тел. Ключевым фактором стала плотность материала: акрил и кварц превосходят воздух по этому параметру примерно в тысячу раз. Благодаря этому электрический потенциал в 100 миллионов вольт достигается на расстоянии нескольких сантиметров вместо километров, характерных для атмосферы. Скорость протекания процессов при этом возрастает пропорционально — разряд происходит за наносекунды.

Согласно расчётам, для запуска фотоэлектрической обратной связи в твёрдом блоке необходим мощный внешний источник электронов. При выполнении этого условия внутри образца формируется тот же каскадный механизм, который ранее фиксировался только в грозовых облаках.

Практическое значение работы связано с перспективой переноса исследований молний из полевых условий в лабораторию, где параметры эксперимента поддаются точному контролю. До сих пор для изучения грозовых разрядов использовались ракеты-зонды и наземные станции наблюдения. Кроме того, понимание механизмов генерации высокоэнергетического излучения в компактных твёрдых телах может найти применение в разработке портативных рентгеновских источников для медицинской диагностики и систем безопасности.

Источник: Interesting Engineering