Gli scienziati guidano per la prima volta i fulmini con raggi laser

Jun 29, 2023

I parafulmini sono stati utilizzati per secoli per guidare i fulmini, ma ora gli scienziati hanno dimostrato qualcosa di un po’ più avanzato di un umile bastoncino di metallo. È stato dimostrato che irradiare un laser ad alta potenza nel cielo devia i fulmini, che potrebbero portare a parafulmini laser che proteggono un'area più ampia da attacchi pericolosi.

Il fulmine è uno degli eventi naturali più energetici, poiché libera milioni di volt in frazioni di secondo. Ciò ovviamente può essere distruttivo, danneggiare edifici, interrompere l’energia elettrica, innescare incendi e causare feriti e morti.

Per secoli la nostra migliore difesa contro i fulmini è stata il parafulmine, un semplice bastoncino di metallo attaccato agli alti edifici che attira l'elettricità e la guida in sicurezza verso terra. Ma hanno una portata limitata: un parafulmine da 10 m (33 piedi) può proteggere un’area di soli 10 m attorno a sé. Per proteggere un edificio grande come un aeroporto o un parco eolico sarebbero necessari parafulmini inimmaginabili.

Ora, i ricercatori in Europa hanno dimostrato un nuovo sistema più efficace. Il Laser Lightning Rod (LLR) prevede, come suggerisce il nome, di irradiare un laser tra le nuvole durante una tempesta per creare un percorso di minor resistenza affinché l'elettricità possa fluire. E può estendersi molto più lontano di un parafulmine.

"Quando vengono emessi nell'atmosfera impulsi laser ad altissima potenza, all'interno del raggio si formano filamenti di luce molto intensa", ha affermato Jean-Pierre Wolf, ultimo autore dello studio. "Questi filamenti ionizzano le molecole di azoto e ossigeno presenti nell'aria, che poi rilasciano elettroni liberi di muoversi. Quest'aria ionizzata, chiamata 'plasma', diventa un conduttore elettrico."

Per dimostrare il concetto, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo sistema laser con una potenza media di 1 kW, che pulsa circa 1.000 volte al secondo liberando un Joule di energia per impulso. Questa è stata allestita sulla vetta del Säntis, nelle Alpi svizzere, vicino a una torre che attira ogni anno circa 100 fulmini.

Tra giugno e settembre 2021, il team ha testato il sistema durante i temporali che hanno colpito l’area. Il laser è stato proiettato nel cielo vicino alla cima della torre, per cercare di attirare il fulmine verso il raggio prima che raggiungesse il normale parafulmine della torre. Durante quell'estate, quattro fulmini colpirono la torre mentre il laser era acceso, e infatti il ​​fulmine fu piegato.

"Abbiamo riscontrato, fin dal primo fulmine laser, che la scarica poteva seguire il raggio per quasi 60 m (197 ft) prima di raggiungere la torre, aumentando così il raggio della superficie di protezione da 120 m a 180 m (da 394 a 590 ft) )", ha detto Lupo.

L'idea di utilizzare i laser come parafulmini esiste da molto tempo e si è rivelata promettente negli esperimenti di laboratorio, ma il team afferma che questa è la prima volta che viene dimostrata nel mondo reale. Altri scienziati hanno proposto che i raggi traenti in grafene potrebbero svolgere il lavoro ancora meglio, ma ciò richiederebbe configurazioni più complesse.

L'obiettivo finale del progetto LLR è quello di utilizzare un laser per estendere l'influenza di un parafulmine di 10 m di 500 m (1.640 piedi), afferma il team.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Photonics. Il team descrive il lavoro nel video qui sotto.

Fonte: UNIGE