Una figura di Lichtenberg è una forma di scarica elettrica che ha un motivo ramificato simile a una piuma. Prende il nome da un fisico tedesco del XVI secolo, Georg Christoph Lichtenberg, a cui è attribuito il merito di aver scoperto il modello. L’output generato in una figura di Lichtenberg è considerato una forma di frattale, che sono modelli in natura che si ripetono su scale sempre più piccole, dimostrando una proprietà nota come autosomiglianza.
La scienza contemporanea della fisica del plasma si basa su principi fondamentali coinvolti nella creazione di scariche elettriche ramificate come la figura di Lichtenberg. I frattali, o alberi elettrici dell’energia che si creano quando si forma una figura di Lichtenberg, sono dovuti alle proprietà fisiche dei dielettrici. Il dielettrico è lo studio della rottura elettrica quando le correnti ad alta tensione vengono fatte passare attraverso un isolante o una sostanza in grado di mantenere un campo elettrico con poca perdita di potenza.
Anche la xerografia, o il processo utilizzato dalle macchine fotocopiatrici, si basa sui principi della scarica elettrostatica rivelati per la prima volta nella figura di Lichtenberg. Uno degli aspetti unici del lavoro di Georg Lichtenberg con queste figure è stato che ha scoperto che le cariche positive e negative mostrano tipi di modelli molto diversi. Una figura con carica positiva tende ad essere fortemente ramificata e multistrato, mentre una figura con carica negativa ricorda più da vicino il modello di onde circolari in espansione che si vede quando si lascia cadere una pietra in uno stagno. La tecnologia della fotocopia si basa sulla differenza di cariche positive e negative per trasmettere le immagini alla carta.
Originariamente Georg Lichtenberg usava mezzi per generare una figura, come isolanti in resina o vetro, rivestiti con un sottile strato di conduttori in polvere di zolfo o tetrossido di piombo. Questi primi display sono conosciuti come Lichtenberg Dust Figures. Le cariche superficiali sono apparse nel rivestimento in polvere non diversamente da ciò che si vede quando la limatura di ferro si dispone in uno schema in presenza di un campo magnetico. La figura di Lichtenberg assomigliava più da vicino a un modello di fulmine naturale con una scarica di energia più uniforme da un centro circolare che si ramificava verso l’esterno.
Poiché la ricerca sulle proprietà della figura di Lichtenberg è proseguita nel XIX e XX secolo, in seguito sono stati utilizzati mezzi come pellicole fotografiche e gas ionizzati per visualizzare le scariche elettriche ramificate. Un metodo attuale per generare una figura di Lichtenberg consiste nell’utilizzare blocchi di plastica acrilica come isolanti attraverso i quali un acceleratore lineare fa passare una tensione molto alta, nell’intervallo di 19 kilowatt. Questo processo genera fasci di elettroni fino a 20 milioni di elettronvolt (MeV), che sono in grado di penetrare fino a circa 150 pollici (5 cm) nella base acrilica prima di essere fermati. Ruotando il blocco acrilico o caricando più regioni, è possibile creare un’elaborata figura tridimensionale. La ricerca sulla figura di Lichtenberg può avere molte applicazioni pratiche in medicina, elettronica e altro, ed è anche un effetto collaterale della ricerca sulla fusione nucleare presso lo Z Facility del Sandia National Laboratory, nel New Mexico, negli Stati Uniti.