中国科学家首次在实验室人工激发并捕获电磁孤子型球状闪电

球状闪电长久以来被视为自然界最神秘的电磁现象之一。尽管全球范围内众多科学家持续开展理论探索，提出了多种假说，但始终缺乏可重复、可精确观测的实验支撑。

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所科研团队在实验室中首次成功人工激发并稳定捕获了一种球形发光体。该发光体在几何形态、存在状态及发光特性等方面均与自然界中观测到的球状闪电高度吻合。研究证实，此类现象本质上是电磁孤子的一种表现形式。

此项突破为延续百年的球状闪电成因之谜提供了决定性实验证据，同时揭示了极端物理条件下能量实现“自我约束”的基本机制。

相关成果已于2026年4月16日发表于国际学术期刊自然·光子学。

研究团队采用太赫兹表面波作为驱动源，结合金属导线与纳米尖端结构所引发的近场增强效应，将能量聚焦至约50纳米尺度空间，获得峰值强度超过十吉伏每米的相对论级太赫兹近场。这一高质量强场为亚毫米尺度电磁孤子的生成奠定了关键基础。

随后，该强场被引入超音速氩气喷流环境，触发气体快速电离，并在其中自组织形成稳定的电磁孤子结构。实验中清晰观测到直径约为一百微米、持续时间达百纳秒量级的球形发光体。其光谱分布、体积膨胀规律以及自持演化过程，均与理论预测高度一致。

综合分析表明，该人工生成的发光体在动态行为、时空演化及能量维持方式上，与天然球状闪电具有本质共性，从实验角度确证了学界长期主张的“球状闪电即电磁孤子”这一核心观点。

该研究成果不仅有望最终解开球状闪电的物理本质，也将显著促进太赫兹强场物理的发展，并为未来探索新型能量约束途径，包括先进聚变能源技术的实现，提供重要理论依据与技术启示。