Scienziati deviano un fulmine sparando un laser nel cielo

Un team di scienziati che ha sperimentato i laser in cima a una montagna svizzera dove si erge una grande torre di telecomunicazioni in metallo.

Il fisico Aurélien Houard, del Laboratorio di ottica applicata del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica a Parigi, e colleghi hanno resistito a ore di attività temporalesca per verificare se un laser potesse allontanare i fulmini dalle infrastrutture critiche. La torre delle telecomunicazioni viene colpita da un fulmine circa 100 volte all’anno. È simile al numero di lampi che colpiscono il pianeta Terra o scoppiettano tra le nuvole ogni secondo. Collettivamente, questi attacchi possono causare danni per miliardi di dollari ad aeroporti e rampe di lancio, per non parlare delle persone. La nostra migliore protezione contro i fulmini è una verga di Franklin , nient’altro che una guglia di metallo inventata nel 18 ° secolo da Benjamin Franklin, che scoprì che i fulmini sono fulmini elettrici a zig-zag . Quelle aste si collegano a cavi metallici che corrono giù dagli edifici e si ancorano alla Terra, lavorando per dissipare l’energia dei fulmini. Houard e colleghi volevano escogitare un modo migliore per proteggersi dai fulmini, combattendo l’elettricità con la luce. “Sebbene questo campo di ricerca sia stato molto attivo per più di 20 anni, questo è il primo risultato sul campo che dimostra sperimentalmente un fulmine guidato dai laser”, scrivono nel loro articolo pubblicato. Con un aumento degli eventi meteorologici estremi guidati dai cambiamenti climatici sul radar, la protezione dai fulmini sta diventando sempre più importante. La campagna sperimentale si è svolta nell’estate del 2021 dal Säntis nella Svizzera nordorientale. Brevi e intensi impulsi laser sono stati lanciati nelle nuvole durante una serie di temporali e hanno deviato con successo quattro scariche di fulmini verso l’alto lontano dalla punta della torre. Altri 12 fulmini hanno colpito la torre durante quei periodi di temporale in cui il laser era inattivo. In un’occasione, quando il cielo era sufficientemente limpido per catturare l’azione su due telecamere ad alta velocità separate, è stato registrato un fulmine che seguiva il percorso del laser per 50 metri (164 piedi). I sensori sulla torre delle telecomunicazioni hanno anche registrato i campi elettrici e i raggi X generati per rilevare l’attività dei fulmini e confermarne il percorso, che potete vedere ricostruito nel video qui sotto. Mentre i ricercatori stanno ancora cercando di capire perché i laser hanno funzionato nelle loro prove ma non negli esperimenti precedenti, hanno alcune idee. Il laser Houard e colleghi hanno utilizzato fuochi fino a mille impulsi al secondo, molto più veloci di altri laser utilizzati, consentendo al raggio verde di intercettare tutti i precursori di fulmini che si formano sopra la torre. Ma gli eventi laser registrati sembravano solo deviare i lampi positivi, che sono prodotti da una nuvola caricata positivamente e generano “leader” verso l’alto caricati negativamente. Come spiegano Houard e colleghi nel loro articolo, il laser inviato verso il cielo modifica le proprietà di flessione della luce dell’aria, facendo restringere e intensificare l’impulso laser fino a quando non inizia a ionizzare le molecole d’aria.

Questo processo è chiamato filamentazione . Le molecole d’aria vengono rapidamente riscaldate lungo il percorso del laser, assorbendone l’energia, quindi espulse a velocità supersonica. Questo lascia dietro di sé canali “di lunga durata” di aria meno densa che offrono un percorso per le scariche elettriche. “Ad alti tassi di ripetizione del laser, queste molecole di ossigeno cariche di lunga durata si accumulano, mantenendo una memoria del percorso del laser” per il fulmine da seguire, scrivono i ricercatori. Scariche elettriche lunghe metri erano state guidate dai laser in laboratorio, ma questa è la prima volta che la tecnica ha funzionato durante un temporale. Le condizioni del laser sono state regolate in modo che l’inizio del comportamento filamentoso iniziasse appena sopra la punta della torre. “Questo lavoro apre la strada a nuove applicazioni atmosferiche di laser ultracorti e rappresenta un importante passo avanti nello sviluppo di una protezione dai fulmini basata su laser per aeroporti, rampe di lancio o grandi infrastrutture”, concludono Houard e colleghi .