Bolbliksems kunnen ontstaan uit een plaatje silicium

Met een elektrode op een plaatje silicium kunnen Braziliaanse onderzoekers kleine bolbliksems maken. Hun experimenten onderbouwen een theorie over dit nog steeds raadselachtige verschijnsel (Physical Review Letters, 26 januari).

Bolbliksems ontstaan bij onweer en hebben een omvang die varieert van die van een golfbal tot een strandbal. Ze zweven gedurende enkele seconden door de lucht, stuiteren soms op de grond, en zijn dan opeens verdwenen, al dan niet in een explosie.

Volgens een theorie van de Nieuw-Zeelandse natuurkundige John Abrahamson uit 2000 zouden bolbliksems bestaan uit netwerken van siliciumdeeltjes, die aan de lucht oxideren. Deze deeltjes zouden gevormd worden als tijdens een blikseminslag siliciumoxide (SiO2, aanwezig in zand en aarde) bij hoge temperatuur reageert met koolstof, en er puur silicium ontstaat of simpele verbindingen van silicium met koolstof. Minuscule deeltjes van deze verbindingen, met afmetingen van miljoensten van millimeters, vormen vervolgens ragfijne dradennetwerken. Oxidatie van de deeltjes in de lucht levert daarna de energie die de bol doet gloeien.

Abrahamson kon zo bijna alle eigenschappen van bolbliksems verklaren, zoals hun formaat, lichtsterkte, kleur, beweging door de lucht, levensduur en -einde, maar hij slaagde er niet in bolbliksems kunstmatig op te wekken. En hij weet ook nog niet precies hoe het silicium ontstaat.

De bolbliksemproductie is Gerson Silva Paiva en zijn collega’s van de Universidade Federal de Pernambuco wel gelukt. Ze plaatsten een schijf silicium van een paar tiende millimeter dikte op een stalen plaatje en drukten er een grafietelektrode op. Tussen elektrode en plaat stond een spanning van zo’n twintig volt. Als de elektrode werd teruggetrokken, trad een ontlading op, waarbij deeltjes alle kanten op werden gestrooid. Sommige ontwikkelden zich tot gloeiende bollen van een paar centimeter doorsnede. Die rolden langzaam over de grond, vielen soms in stukken uiteen om na maximaal een seconde of acht plotseling te doven. Opvallend was ook dat ze zich door nauwe doorgangen wisten te wurmen, bijvoorbeeld onder een elektriciteitsdraad door, iets wat ook van bolbliksems bekend is.

Maar hoewel zo een belangrijke stap gezet is, blijft onbeantwoord hoe het silicium in de vrije natuur ontstaat.

Rob van den Berg

Filmpjes staan op: http://ftp.aip.org/epaps/phys_rev_lett/E-PRLTAO-98-047705