武慧春教授研究成果入选浙江大学2016年度十大学术进展之一[2017-06-08]

“浙江大学2016年度十大学术进展”评选活动于2016年1月11日正式启动,由各学部、科学技术研究院、校学术委员会委员以及同行专家等共推荐23项候选项目,最终评审结果于6月1日由浙江大学学术委员会正式发布:我中心武慧春教授的“球状闪电的相对论微波理论”入选“浙江大学2016年度十大学术进展”之一。
入选公告链接:
http://ac.zju.edu.cn/redir.php?catalog_id=455&object_id=13624

入选成果简介:

2016年6月,浙江大学聚变理论与模拟中心和物理系的武慧春教授发表了球状闪电的相对论微波理论[Wu, Sci. Rep. 2016]。该理论基于近十年观测到的闪电高能现象,认为闪电触及地面时产生了一个强流电子束;该电子束打击地面或穿透媒介时,产生了相对论微波;微波进而击穿空气,其辐射压排空产生的等离子体,形成了一个球形等离子体空泡。PIC数值模拟验证了整个物理过程。

该理论能解释球闪的大多数特征:球闪大小(20-50cm)由电子束长度决定,实验观测显示后者可短至30cm;闪电高能电子能量约为10MeV,可穿透厚金属板,在出射面产生微波,这解释了密闭空间中的球闪形成;电子地面打击点和雷击点无关解释了球闪可远离闪电通道形成;还有其他许多特性的解释。闪电学术权威明确指出,不能解释球闪在密闭空间及远离雷击点形成的理论是不能接受的。武教授的理论是迄今可以解释这两点的唯一理论。

该理论的一个推论是人们可能已经探测到与球闪同源的无线电波。武教授找到了该无线电信号,并利用上述球闪机理定量解释了其大多数特征[Wu, Geophys. Res. Lett. 2017]。该信号是美俄三颗卫星发现并研究了长达20多年的一种地球环境中最强的无线电波。该信号的存在和成功解释为球闪微波理论提供了一个强有力的实际依据。

上述工作受邀参加了法国第一届闪电雷暴国际会议,报告得到了闪电科学家的高度评价和支持。美国斯蒂芬教授评价道:“The relativistic microwave theory of ball lightning recently proposed by Wu accounts for many of the leading characteristics of ball lightning, which most previous theories have failed to do.”报告图片被会议主页特写,并受邀加入第二届会议组委会。该工作还受邀在第一届亚太等离子体物理会议上做大会报告。

迄今为止,球闪工作总浏览量超1.7万次,被英美西日等国媒体报道,20多个国家120多Twitter用户关注。全球关注度Altmetric指数超100,处在同期所有科技论文的前3%之列。被NatureAsia从Sci. Rep.在2016全年所发2万多篇论文中选出Highlight的五篇物理论文之一。美国新科学杂志Nautilus做了一个学术报道,提到:“Chinese scientist H.-C. Wu offered a compelling (令人信服) new explanation.”该工作还入选知社组织的“2016年中国新锐科技人物”。

综上所述,武教授的球闪理论具有如下特点:①有闪电高能现象的实验基础;②是描述球闪形成的第一个自洽的定量理论,且有模拟支持;③成功解释了球闪的大多数特征,其中一部分是精确定量解释,另一部分是其他理论都不能解释而学术界要求必须解释的;④已得到国际同行的愈多认同;⑤其推论已得到验证。上述几点是其他球闪理论远远做不到的。