Mis on Lichtenbergi figuur?

Lichtenbergi figuur on elektrilahendus, millel on hargnev, sulgede sarnane muster. See on oma nime saanud 16. sajandi saksa füüsiku Georg Christoph Lichtenbergi järgi, keda peetakse selle mustri avastajaks. Lichtenbergi kujundis genereeritud väljundit peetakse fraktaali vormiks, mis on looduses korduvad mustrid, mis korduvad üha väiksemates mastaapides, demonstreerides omadust, mida nimetatakse enesesarnasuseks.

Kaasaegne plasmafüüsika teadus põhineb põhiprintsiipidel, mis on seotud hargnevate elektrilahenduste, nagu Lichtenbergi kujundi, loomisega. Lichtenbergi kujundi moodustumisel tekkivad fraktaalid ehk energia elektriline puustamine on tingitud dielektrikute füüsikalistest omadustest. Dielektrikud on elektrikatkestuse uurimine, kui kõrgepingevoolud juhitakse läbi isolaatori või aine, mis suudab säilitada elektrivälja vähese võimsuskaoga.

Kserograafia ehk koopiamasinate kasutatav protsess põhineb samuti elektrostaatilise lahenduse põhimõtetel, mis esmakordselt ilmnesid Lichtenbergi joonisel. Georg Lichtenbergi nende kujunditega töötamise üks unikaalseid aspekte oli see, et ta avastas, et positiivsetel ja negatiivsetel laengutel on väga erinevat tüüpi mustrid. Positiivse laenguga kujund kipub olema tugevalt hargnev ja mitmekihiline, samas kui negatiivselt laetud kujund meenutab rohkem laienevat ringikujulist lainemustrit, mida näeb kivi tiiki kukutamisel. Fotokoopiatehnoloogia tugineb kujutiste paberile edastamisel positiivsete ja negatiivsete laengute erinevusele.

Algselt kasutas Georg Lichtenberg figuuri loomiseks vahendeid, näiteks vaigust või klaasist isolaatoreid, mis olid kaetud õhukese väävli- või pliitetraoksiidi pulbriliste juhtide kihiga. Neid esimesi kuvasid tuntakse Lichtenbergi tolmukujudena. Pulbervärvides tekkisid pinnalaengud, mis ei erine sellest, mida näeb, kui rauaviilud asetsevad magnetvälja mõjul mustriks. Lichtenbergi figuur meenutas rohkem loomulikku välgumustrit, millel on ühtlasem energialahendus väljapoole hargnevast ringikujulisest keskpunktist.

Kuna Lichtenbergi figuuri omaduste uurimine jätkus 19. ja 20. sajandil, kasutati hiljem hargnevate elektrilahenduste kuvamiseks selliseid vahendeid nagu fotofilm ja ioniseeritud gaasid. Praegune meetod Lichtenbergi figuuri genereerimiseks on kasutada isolaatoritena akrüülplastplokke, mille kaudu juhitakse lineaarkiirendist läbi väga kõrge pinge vahemikus 150 kilovatti. See protsess tekitab kuni 5 miljoni elektronvoldise (MeV) elektronkiire, mis on enne peatamist võimeline tungima umbes 0.5 tolli (1.27 cm) sügavusele akrüülalusesse. Akrüülplokki pöörates või mitut piirkonda laadides saab luua keeruka kolmemõõtmelise kujundi. Lichtenbergi figuuriuuringutel võib olla palju praktilisi rakendusi meditsiinis, elektroonikas ja muus valdkonnas ning see on ka USA New Mexico osariigis Sandia riikliku labori Z-rajatise tuumasünteesiuuringute kõrvalmõju.