图片描述：通过将不同类型的透镜放在介于两个电极间快速发射的激光束前，研究人员创造了不同形状的火花。图片来源：M. Clerici et al., Science Advances, 10.1126/sciadv.1400111
想要让闪电像《钢铁侠2》中超级大坏蛋Ivan Vanko那样弯曲吗？Vanko需要超能量鞭子。现实生活中，激光则有可能实现它。物理学家们已经发现激光束可以控制放电电弧的形状和方向。
研究人员说，虽然电子可能无法提供超能量，但其厉害之处在于可提供一种微观尺度上的电弧焊接，构建一个能够看见拐弯处的电子显微镜，甚至可以堵塞电子。
魁北克大学国立科学研究院（Quebec’s National Institute of Scientific Research）的Matteo Clerici带领的团队发现，当激光束在两个电极之间跳跃时，以一定方式发射的激光可以对电火花塑形，甚至使电火花绕着物体弯曲。产生如此效果的原因是激光可以电离空气，从而产生一个放电路径。
苏格兰赫瑞瓦特大学（Heriot-Watt Univeristy）的物理学博士后Clerici和他的同事共同做了这个实验，在两个相距5厘米（1.9英寸）的电极之间的空气中发射了一束激光。
图片来源：Paramount Pictures/Marvel激光发射时间很短，且每个脉冲的持久时间大约只有50飞秒（1飞秒等于10-15秒，刚好是足够传播相当于一个中等大小病毒的长度）。如此快的脉冲意味单位时间内能传送巨大能量。
物理学家在激光的前面放置一个透镜以改变光束的焦点，比如，一个典型的凸透镜将使激光束在一定距离上聚焦为一点，焦点的改变意味着光束形状的变化。
Clerici告诉Live Science：“存在这样的激光束，它们在强度大的区域是沿弯曲轨迹传播。”这样的光束被称为艾里（Airy）光束，这是为了纪念著名数学家George Biddel Airy，Airy也曾解释过彩虹为什么是弯的。透镜使得艾里光束的聚焦区域为弯曲形状。Clerici说道：“这实际上是一个设计糟糕的透镜。”
他们分别用不同的透镜聚焦激光，同时在电极间通上电流。
当激光打在空气分子上时，它将激发原子中的电子，从而将空气电离，或者将原子中的正电荷与负电荷分离。然而电子并不会一直保持“自由”状态，它们又会与原子结合并产生热量。由于对气体加热会使其膨胀，因此空气密度会变小。而密度小的空气具有较小的电阻，所以电流会更容易流过。
此时，当电流从电极间流过时，将在电极间产生火花。
在激光束前面放置一个透镜，将产生一个锯齿状的火花。低密度和电离后的空气并不会安分地局限于一个小的空间内，而是动荡的，因此电流会沿着低电阻轨迹Z字形流动。
接着，Clerici和他的团队更换透镜以形成艾里光束。由于激光在一定情况下会聚焦成一条曲线，因此电火花也会沿着曲线行进。他们甚至可以使电火花绕过障碍物。在另一个实验中，他们得到了S形曲线。此外，还可以得到直线形。
目前，小部件的焊接十分困难，为了精确焊接电火花发生器必须十分贴近物体表面。Clerici说道，该技术可获得特定要求的电火花，从而可以使细小物体的焊接变得更加精确。另一种应用可能是电子显微镜，电子束显微镜是通过电子束“点亮”样品来工作的。这样的电子束只能沿直线传播，然而该技术可以使人们更加精确地控制电子束的传播方向。这就意味着许多样品并不需要分解就能观察到它们的内部情况。
Clerici说道，“我们正在寻找一种能够看到拐弯处的电子显微镜。”（科学之家，译审：F Ma）
关注科学之家微信公众号：kexuehome (长按复制) 收取新鲜科学资讯。