За първи път учените използваха лазери, за да пренасочат мълния към безопасна цел.

Експериментът, който се проведе на върха на планината Сентис в северния край на Швейцарските Алпи, е първата демонстрация в реалния свят, че интензивни изблици на светлина могат да се използват за лов на светкавици при бури и пренасочването им към безопасно място.

Учените и преди са използвали лазери, за да огъват пътя на електричеството в лаборатория, но постигането на това навън е предизвикателство. След като изтеглиха своя лазер до върха на Сентис на надморска височина от 2500 м, изследователите го фиксираха към висока 124 м предавателна кула там и го насочиха към небето. След това, като изстреляха инфрачервения лазер към преминаващите буреносни облаци с кратки взривове от около 1000 пъти в секунда, те оградиха пътя, по който светкавицата да удари кулата четири пъти за шест часа. Изследователите публикуваха откритията си на 16 януари в списанието Nature Photonics.

„Въпреки че това изследователско поле е много активно повече от 20 години, това е първият полеви резултат, който експериментално демонстрира мълния, управлявана от лазери“, пишат изследователите в проучването. „Този експеримент проправя пътя за нови атмосферни приложения на ултракъси лазери и представлява важна стъпка напред в разработването на лазерно базирана мълниезащита за летища, стартови площадки или големи инфраструктури.“

Светкавицата се появява, когато атмосферното статично електричество, генерирано от триенето на ледени бучки и дъжд в буреносни облаци, разделя електроните от атомите. След това отрицателно заредените електрони се събират в основата на буреносния облак и привличат положителни заряди от земята. Тъй като електроните постоянно се натрупват, те започват да преодоляват съпротивлението на въздуха срещу своя поток, йонизирайки атмосферата под тях, докато се приближават към земята в множество разклоняващи се (и невидими) „водещи“ пътеки. Когато първият водещ път влезе в контакт със земята, електроните скачат към земята от точката на контакт, изхвърляйки се от долу нагоре в светкавица (наречена обратен удар), която пътува до върха на облака.

Гръмоотводите предпазват сградите, като осигуряват проводящи пътища с бърз и безопасен маршрут за изхвърляне на електрони в земята, но зоната, която защитават, е ограничена от височината на пръта. За да заобиколят това ограничение, учените излъчиха своите мощни лазерни изблици във въздуха близо до пръта, откъсвайки електрони от въздушните молекули и помитайки тези молекули, за да създадат електронна следа между близкия буреносен облак и пръта, по който мълнията да пътува.

Действително четири удара удариха пръта по време на шестте часа работа на лазера, което лесно надвишава обичайната честота на удари по пръта от приблизително 100 пъти годишно. Още по-пряко доказателство за успеха на експеримента дойде от един от ударите, който беше заснет от камери на забавен каданс, докато се движеше на зигзаг по пътя, разчистен от пръта.

Сега учените искат да възпроизведат ефекта на други места с различни атмосферни условия, пръти, лазери и импулси, за да видят дали този подход може да бъде приложен по-широко и дали мълния може да удари два пъти.

Снимка: TRUMPF/Martin Stollberg

Виж още: Новият стандарт за безжично зареждане Qi2 идва в края на 2023 г.