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News: Bestehen Kugelblitze aus hoch angeregten Atomen?

John Gilman von der University of California in Los Angeles meint den Zusammenhalt einer seltenen Sonderform des Blitzes in Form 5 bis 30 Zentimeter großer leuchtender Kugeln erklären zu können. Der Forscher vermutet, dass so genannte Rydberg-Atome für die Gestalt verantwortlich sind. Dabei handelt es sich um Atome, deren äußerstes Elektron sich in einem außergewöhnlich hohen Anregungszustand befindet.

Rydberg-Atome können mit einem Hundertstel Millimeter den 100 000fachen Durchmesser eines Atoms im Grundzustand einnehmen, wobei dieser Zustand eine Lebensdauer von bis zu einer Sekunde besitzt. Selbst in schwachen elektrischen Feldern lassen sich diese Atome stark polarisieren. Gilman geht mit seiner Vermutung sogar noch weiter: So berechnete er, dass die Orbitale eines Rydberg-Atoms sogar Zentimetergröße erreichen könnten und damit eine besonders hohe Polarisierbarkeit gegeben wäre. Den Zusammenhalt würde dann die anziehende Van-der-Waals-Wechselwirkung bewirken, die ihrerseits direkt auf die Polarisierbarkeit zurückzuführen ist. Die Bindungsenergie pro Atom wäre laut Gilmans Rechnung ungefähr ein Hundertstel der eines Metalls.

Kollegen von Gilman zeigen sich von dem Erklärungsversuch indes wenig überzeugt. John Abrahamson von der University of Canterbury in Neuseeland, der selbst an Kugelblitzen geforscht hat, hält den Abstand der Valenzelektronen vom Atomkern für entschieden zu groß. Abrahamson hatte vor drei Jahren selbst eine Erklärung für Kugelblitzerscheinungen vorgeschlagen, wonach Siliciumpartikel, die durch einen Blitzeinschlag aufgewirbelt werden, durch Oxidation das Phänomen hervorrufen. Auch Martin Uman, seines Zeichens Blitzforscher an der University of Florida, zeigt sich von Gilmans Ansatz nicht überzeugt. Eine gute Theorie müsse die Entstehung von Kugelblitzen, ihre konstante Lichtabgabe über mehrere Sekunden von ungefähr 60 Watt, ihre Farbe – normalerweise rot oder gelb – und die Vielfalt anderer Faktoren erklären. Keine Theorie, auch nicht Gilmans, könne dies bislang leisten.

Obwohl Kugelblitzerscheinungen schon seit langem dokumentiert sind, ist ihre physikalische Natur und Entstehungsweise bis heute umstritten. Augenzeugen berichten, dass die Erscheinung kurz nach einem nahen Blitzschlag dicht über dem Boden zu beobachten war und eine Lebensdauer von mehren Sekunden aufwies. In dieser Zeit legten die gelb bis rot leuchtenden Kugeln einige Meter in horizontaler Richtung zurück, wobei sie angeblich auch feste Materie durchdringen konnten. Entweder sind die Blitze dann geräuschlos erloschen oder mit einem explosionsartigen Knall zerplatzt.

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  • Quellen
Applied Physics Letters 83: 2283 (2003)

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