Австралійські вчені навчилися контролювати напрям електричного пробою за допомогою лазера.
Удари блискавок завдають чималої шкоди господарству і часто служать причиною потужних лісових пожеж. Убезпечити їх допоможе нова технологія – використання направляючого лазерного променя, за допомогою якого блискавку можна «запустити» в потрібний час і потрібному місці, заздалегідь розрядивши накопичену в грозовій хмарі енергію. Про це повідомляється в новій статті, опублікованій в журналі Nature Communications.
Професор Університету Нового Південного Уельсу Андрій Мірошниченко та його колеги з Австралії і США продемонстрували новий підхід в лабораторних експериментах. Вчені створили «грозу в мініатюрі» за допомогою пари плоских паралельних пластин, розділених шаром повітря, на яких, як на обкладинках конденсатора, накопичувався заряд. Наблизившись до пробійного значення, він розряджався, крихітна блискавка виникала на випадковій ділянці однієї пластини й швидко вдаряла в випадкову ділянку другої.
У природі блискавка рухається від хмари до хмари або до землі по шляху найменшого опору. Такий шлях можна створити штучно – і для цього вчені вирішили взяти крихітні провідні частки графену. А щоб доставити їх в потрібну ділянку своєї установки й підвісити між зарядженими пластинами, використовували порожнистий промінь спеціального лазера, який був розроблений в Австралії 10 років тому.
На відеозаписі видно, як випадкові розряди в експериментальній установці при включенні лазера починають бити чітко в одну точку / © New Atlas, Shvedov et al., 2020
Частинки утримуються всередині завдяки тиску світла – це явище називається фотофорез – і підштовхуються вперед, а заодно нагріваються. Досягнувши високої температури, вони навіть починають світитися; але головне – вони викликають іонізацію сусідніх частинок повітря, створюючи шлях для ступеневого лідера блискавки. «У нас виходить невидима нитка, – говорить Андрій Мірошниченко, – ручка, за допомогою якої ми можемо« малювати світлом і контролювати електричний розряд з точністю до десятої частки товщини людської волосини».
Автори дослідження відзначають, що реальний інструмент для «управління блискавками» може сильно відрізнятися від лабораторного демонстратора. Так, використання графену необов’язково, а впливати лазером теоретично можна і безпосередньо на зважені в повітрі частки. Крім того, систему реально адаптувати до роботи з досить слабким лазером.
Натхнення: naked-science.ru