中國科學院上海光學精密機械研究所（上海光機所）超強激光科學與技術全國重點實驗室宋立偉、田野、李儒新團隊日前在國際頂級期刊《自然·光子學》發表突破性成果，宣布全球首次在實驗室條件下可控激發並穩定捕獲一種與自然界球狀閃電高度相似的球形發光體，證實其本質為「電磁孤子」。這一成果為困擾科學界兩百多年的球狀閃電之謎提供了決定性實驗證據，也為極端條件下能量自我約束機制開啟全新研究視野。
球狀閃電俗稱「滾地雷」，是自然界最神秘的電磁現象之一。數百年來，全球各地均有目擊報告描述這種懸浮於空中的發光球體，能穿牆入室、緩慢漂浮，持續數秒後突然消失或爆炸。科學家曾提出多種理論假說，包括等離子體團、化學反應或微波共振，但始終缺乏可重複、可精準診斷的實驗驗證。2014年，中國科學家曾在青海雷暴中意外拍攝到自然球狀閃電的影像與光譜，但實驗室復現始終困難重重。
上海光機所團隊依托「羲和」超強超短激光實驗裝置——全球首台實現10拍瓦激光放大輸出的重大科技基礎設施，另闢蹊徑，選擇波長更長的太赫茲波作為驅動源。研究人員利用飛秒強激光轟擊微金屬絲，產生太赫茲表面波，再透過納米針尖近場增強，將電場強度提升至相對論級（超過10 GV/m）。同時向針尖區域注入超音速氬氣噴流，在強場作用下氣體迅速電離形成等離子體。太赫茲波的電磁輻射壓與等離子體殼的熱壓達成精妙動態平衡，將能量「囚禁」在一個近毫米級的球形空腔內，形成穩定的電磁孤子結構。此項突破為可控核聚變、電磁能量存儲等前沿領域帶來重要啟示，有望推動新型能源技術與極端物理研究的發展。