Kaj je Lichtenbergova figura?

Lichtenbergova figura je oblika električnega razelektritve, ki ima razvejan vzorec, podoben perju. Poimenovana je po nemškem fiziku iz 16. stoletja Georgu Christophu Lichtenbergu, ki je zaslužen za odkritje vzorca. Izhod, ustvarjen v Lichtenbergovi figuri, se šteje za obliko fraktala, ki so vzorci v naravi, ki se ponavljajo v vse manjšem obsegu in kažejo lastnost, znano kot samopodobnost.

Sodobna znanost o fiziki plazme temelji na temeljnih principih, ki so vključeni v ustvarjanje razvejanih električnih razelektritev, kot je Lichtenbergova figura. Fraktali ali električno drevo energije, ki nastanejo pri oblikovanju Lichtenbergove figure, so posledica fizikalnih lastnosti dielektrikov. Dielektrika je študija električnega razpada, ko se visokonapetostni tokovi prenašajo skozi izolator ali snov, ki lahko vzdržuje električno polje z majhno izgubo energije.

Kserografija ali postopek, ki ga uporabljajo fotokopirni stroji, prav tako temelji na načelih elektrostatične razelektritve, ki je bila prvič razkrita na sliki Lichtenberg. Eden od edinstvenih vidikov Georga Lichtenberga pri delu s temi figurami je bil, da je odkril, da pozitivni in negativni naboji prikazujejo zelo različne vrste vzorcev. Pozitivno nabita figura je ponavadi močno razvejana in večplastna, medtem ko je negativno nabita figura bolj podobna razširjajočemu se krožnemu valovnemu vzorcu, ki ga vidimo, ko spustimo kamen v ribnik. Tehnologija fotokopiranja se opira na razliko v pozitivnih in negativnih nabojih za prenos slik na papir.

Prvotno je Georg Lichtenberg uporabljal medije za ustvarjanje figure, kot so izolatorji iz smole ali stekla, prevlečeni s tanko plastjo žveplovega ali svinčevega tetroksida v prahu. Ti prvi prikazi so znani kot Lichtenbergove prašne figure. Površinski naboji so se pojavili v prašnem premazu, kar je podobno tistemu, ki ga vidimo, ko se železne opilke v prisotnosti magnetnega polja razporedijo v vzorec. Lichtenbergova figura je bolj spominjala na naravni vzorec strele z bolj enakomernim odvajanjem energije iz krožnega središča, ki se veje navzven.

Ker so se raziskave lastnosti Lichtenbergove figure nadaljevale v 19. in 20. stoletju, so se za prikaz razvejanih električnih razelektritev kasneje uporabljali mediji, kot so fotografski film in ionizirani plini. Trenutna metoda za generiranje Lichtenbergove figure je uporaba akrilnih plastičnih blokov kot izolatorjev, skozi katere se iz linearnega pospeševalnika prenaša zelo visoka napetost v območju 150 kilovatov. Ta postopek ustvarja elektronske žarke z močjo do 5 milijonov elektron voltov (MeV), ki so sposobni prodreti do približno 0.5 palca (1.27 cm) v akrilno podlago, preden se ustavi. Z vrtenjem akrilnega bloka ali polnjenjem več regij je mogoče ustvariti dovršeno tridimenzionalno figuro. Raziskovanje figur Lichtenberga ima lahko veliko praktičnih uporab v medicini, elektroniki in še več, poleg tega pa je stranski učinek raziskav jedrske fuzije v Z objektu Nacionalnega laboratorija Sandia v Novi Mehiki v Združenih državah.