科學界長期以來認為，要了解閃電的運作，必須依賴龐大的暴風雲。然而，賓州州立大學的研究者們最近發現，迷你閃電可以在一小塊塑料內部生成和研究。他們提出，閃電的力量可以被馴服、縮小，並在一塊不大於撲克牌的壓克力板上觸發。數值模擬顯示，類似閃電的放電現象可以發生在幾厘米寬的固體材料中，而不需要跨越數公里的天空。這一切所需的只是密度。
賓州州立大學的電機工程教授 Victor Pasko 表示：「我們使用的模型與研究閃電的模型完全相同，但將規模縮小至略大於撲克牌。」他補充道，「我們計算得出，當提供高功率電子源時，閃電可以在日常絕緣材料中觸發，例如玻璃、壓克力和石英。」
閃電的驅動因素是相對論性失控電子雪崩，這種情況下，暴風中的電子在電場中加速得如此之快，以至於它們與空氣分子碰撞，並形成巨大的能量爆發。這一連鎖反應——光電反饋回路——產生了強烈的輻射爆發，包括 X 射線和伽馬射線，這些輻射能夠到達深空。詳細的模擬顯示，光電反饋放電現象可以在實驗室環境中重新創造。
為了實現這一點，可以使用密度較大的材料，例如壓克力、石英或鉍鍺合金。這些固體材料的密度約為空氣的 1,000 倍，這使它們能在小於大拇指的空間內達到極端電位，模擬雷陣雨的條件。值得注意的是，這些材料能在幾厘米的距離內達到一億伏的電位，而不是幾公里。
Pasko 表示：「我們感到驚訝，因為我們能在一種比空氣密度高一千倍的材料中建模相同的現象，並且能以每十億分之一秒的速度比雷雲中快一千倍。」這些模擬還表明，高功率光束可以在日常固體中觸發閃電般的光電反饋回路，而這一現象曾被認為僅存在於天空中。
對這些反饋回路的深入理解，能幫助解釋閃電在地球大氣中如何啟動和傳播的長期謎團。
在控制的實驗室環境中重現閃電提供了科學和實用的優勢。研究者們曾經依賴不穩定的追風工具，例如火箭來收集數據，但現在重心已轉向實驗室的精確性。在實驗室環境中，可以精確操縱各種大氣變量，以更深入地理解這一現象。除了節省成本外，這也可能為醫療和安全應用開發更緊湊和安全的 X 射線技術鋪平道路。
Pasko 說：「如果能夠在控制條件下在桌面上進行類似閃電的實驗，那將是美好的——更加經濟有效，並能解答許多問題。」這使得氣象學整個領域變得更加可接近，將大氣研究從廣袤而難以預測的戶外轉移到實驗室的精確性之中。
這一數學確認證明，公里寬的暴風的物理性質並不需要天空。目前，這項研究仍然是理論性的，但如果隨後有實驗確認，閃電的神秘面紗或許將最終被揭開。該研究於 3 月 5 日發表在《物理評論快報》期刊上。
