Физици са открили начин да управляват мълнии с помощта на лазерни лъчи

Това може да звучи като взето от научно-фантастичен филм, но австралийски и американски учени работят над разработването на свръхточна система, в която се използва маломощен лазерен лъч и частици от графен, позволяваща промяната на пътя и посоката на мълнии. В бъдеще такъв подход може да позволи не само да се управляват мълниите, но открива нови хоризонти в промишлеността и медицината. Резултатите от изследването са публикувани в Nature Communications.

Една от практическите цели на тази разработка е,че мълниите са основна естествена причина за горските пожари и затова системата за пренасочване на мълниите може да спаси животи, да съхрани природата и да защити огромни територии на жизнено важни екосистеми.

„Ние можем да си представим бъдеще, в която привличането на електрическия разряд на идващата мълния и насочването и към безопасни цели, ще намали значително риска от катастрофални пожари“ – обяснява физикът Владлен Шведов от Австралийския национален университет.

В система се използва лазерен лъч, който отразява същия процес, който използва мълнията, създавайки път и конкретна цел за електрическия разряд. По принцип се смята, че лазерен лъч може да нагрява въздуха, създавайки в него своеобразен канал с висока проводимост , тоест проводник , по който може да се прекара мълнията.

От своя страна , мълнията представлява електрически ток, съединяващ положително заредена точка на земята и отрицателно заредена точка в основата на гръмоносен облак, създадена от интензивна активност на замръзнали дъждовни капки.

Досега на физиците не им се отдаваше да конструират достатъчно ефективна и компактна лазерна установка, способна да дирижира „стрелите на Зевс“. В новото си изследване учените от Австралия и САЩ са предложили остроумен и икономичен начин за управлението на електрическите разряди във въздуха.

Предложеният от изследователите лазерен лъч създава точка за освобождаването на такъв електрически разряд. В своите експерименти те са използвали микрочастици от графен в качеството си на медиатор на разряда. Тези частици от графен са били с размер от 0,1 до 1 милиметър. Те са се удържали във въздуха с помощта на лазерния лъч , който ги нагрявал, а от тях се нагрявал и обкръжаващия ги въздух. Както се оказало, този подход е бил много по-ефективен , отколкото непосредственото нагряване на въздуха с лазер, използвано в предишни изследвания, тъй като въздухът е прозрачен и трудно поглъща излъчването на лазера, а графеновите частици се справят с това доста по-добре.

„Ние предлагаме и демонстрираме ефективен подход за иницииране, улавяне и насочване на електрически заряди във въздуха. Той се базира на използването на вихрови поток на непрекъсната вълна с малка мощност, която улавя и транспортира светопоглъщащите частици във въздуха“ се казва в изследването.

Изследователите не са тестирали още такава система за нагряване на въздуха с помощта на лазер в реални условия и с реални мълнии , но резултатите от експерименти с по-малък мащаб в лабораторни условия, подсказват, че електрически разряди, такива като на мълниите, могат много точно да бъдат контролирани.

„В хода на експеримента бяха имитирани атмосферни условия, аналогични на тези, наблюдавани при реалните мълнии“ – обяснява Шведов.

Тази технология ще работи на големи разстояния и ще изисква маломощен лазер, което прави системата достъпна, точна и лесна за сглобяване. Интензивността на лазера при експериментите е била примерно хиляда пъти по-ниска, отколкото при подобни предишни изследвания.

По думите на авторите, новият подход позволява да се контролира пътя на електрическия разряд във въздуха с невероятна точност от порядъка на части от дебелината на човешки косъм. Така че освен при мълниите, такъв точен контрол за електрическия заряд може да се използва в производството и медицината, например за отстраняване на раково образувание без използването на инвазивна хирургия.