آزمایش شگفت‌انگیز یوتوبر آمریکایی: حبس رعدوبرق درون بطری شیشه‌ای [تماشا کنید]

«صاعقه در بطری» یک اصطلاح انگلیسی است که برای توصیف یک کار فوق‌العاده و غیرممکن به‌کار می‌رود. اما یک یوتوبر با نام مستعار Electron Impressions تصمیم گرفت این استعاره را به معنای واقعی کلمه ایجاد کند. او با استفاده از یک شتاب‌دهنده ذرات موفق شد الگوهای الکتریکی درخشان و سه‌بعدی را درون یک استوانه شفاف اکریلیک حبس کند و صحنه‌ای شگفت‌انگیز شبیه به طوفان صاعقه منجمد بسازد.

پدیده‌ای وجود دارد به نام «نقش لیختنبرگ» که شکل صاعقه روی سطوح تخت ایجاد می‌شود. اما در این آزمایش، هدف ایجاد یک ساختار سه‌بعدی و استوانه‌ای بود. یوتوبر با شلیک الکترون‌های پرانرژی توسط شتاب‌دهنده به داخل یک عایق (اکریلیک)، بار الکتریکی را در ماده حفظ کرد. وقتی این بار بزرگ ناگهان آزاد می‌شود (تخلیه الکتریکی)، ماده را از درون می‌شکافد و الگوهای شاخه‌ای و درخت‌مانندی به جا می‌گذارد که دقیقاً شبیه به رد صاعقه است. این الگوها در واقع مسیر شکست ‌الکتریک هستند که برای همیشه در داخل پلاستیک منجمد می‌شوند.

حبس صاعقه در بطری

بزرگ‌ترین چالش مهندسی پروژه Electron Impressions، یکنواخت‌کردن بار الکتریکی در تمام سطح استوانه بود. اگر استوانه ثابت می‌ماند، بار فقط در یک سمت جمع می‌شد، اما چون شتاب‌دهنده ذرات ثابت است، استوانه باید می‌چرخید. برای حل این مشکل، یوتوبر سیستمی طراحی کرد که استوانه را با سرعت دقیق ۱۵۰ دور در دقیقه زیر پرتو الکترونی می‌چرخاند تا بار الکتریکی به‌طور یکنواخت توزیع شود.

اما مانع بزرگ بعدی، تابش بسیار شدید در اتاقک شتاب‌دهنده بود که می‌توانست هر وسیله الکترونیکی را در کسری از ثانیه نابود کند. برای غلبه بر این چالش، او از یک موتور DC ساده و یک باتری سرب-اسید سنگین استفاده کرد، چرا که این قطعات قدیمی نسبت به باتری‌های لیتیومی مدرن مقاومت بسیار بیشتری در برابر تابش دارند. همچنین تمام قطعات مکانیکی نگهدارنده با استفاده از چاپگر سه‌بعدی و پلاستیک PETG ساخته شدند که دوام بالایی در محیط‌های رادیواکتیو دارد.

درنهایت دو بطری مورد آزمایش قرار گرفتند که سرنوشت متفاوتی داشتند. بطری اول با موفقیت شارژ شد و پس از خروج از دستگاه، تنها با یک ضربه کوچک تخلیه گردید؛ نتیجه این کار، جرقه‌های آبی درخشان و ایجاد یک الگوی صاعقه متقارن و زیبا در تمام حجم استوانه بود. اما بطری دوم در زیر پرتو شتاب‌دهنده دچار شارژ بیش‌ازحد شد و به‌صورت خودبه‌خود تخلیه گردید که این اتفاق منجر به شکل‌گیری الگوهایی آشوبناک و نامنظم در ساختار آن شد.