사상 처음으로 과학자들은 레이저를 사용하여 번개를 안전한 대상으로 향하게 했습니다.

스위스 알프스의 북쪽 가장자리에 있는 Säntis 산 꼭대기에서 진행된 이 실험은 강렬한 빛의 폭발이 폭풍우에서 번개를 낚고 안전한 위치로 방향을 바꾸는 데 사용될 수 있다는 최초의 실제 시연입니다.

과학자들은 이전 에 실험실에서 전기 경로를 구부리기 위해 레이저를 사용했습니다. 하지만 이것을 외부에서 달성하는 것은 어려운 일입니다. 연구원들은 고도 2,500m에 있는 Säntis 정상까지 레이저를 운반한 후 그곳에서 124m 높이의 송신탑에 레이저를 고정하고 하늘을 향하게 했습니다. 그런 다음 초당 약 1,000회의 짧은 폭발로 지나가는 폭풍우 구름에 적외선 레이저를 발사하여 6시간 동안 타워에 4번 번개가 칠 수 있는 경로를 만들었습니다. 연구원들은 1월 16일 Nature 저널에 연구 결과를 발표했습니다.

"이 연구 분야는 20년 이상 매우 활발했지만, 이것은 레이저에 의해 유도되는 번개를 실험적으로 입증한 최초의 현장 결과입니다."라고 연구원들은 연구에서 썼습니다. "이 작업은 초단파 레이저의 새로운 대기 응용 분야를 위한 길을 열었으며 공항, 발사대 또는 대규모 인프라를 위한 레이저 기반 낙뢰 보호 개발에서 중요한 단계를 나타냅니다."

번개는 얼음 덩어리와 폭풍우의 비의 마찰에 의해 생성된 대기 정전기가 전자와 원자 를 분리할 때 발생합니다 . 그런 다음 음전하를 띤 전자는 폭풍우의 바닥에 모여 땅에서 양전하를 끌어들입니다. 전자가 꾸준히 축적됨에 따라 전자는 흐름에 대한 공기의 저항을 극복하기 시작하여 여러 분기(그리고 보이지 않는) "리더" 경로를 통해 지면에 접근하면서 그 아래의 대기를 이온화합니다. 첫 번째 리더 경로가 지면과 접촉하면 전자가 접촉점에서 지면으로 뛰어올라 구름의 상단으로 이동하는 번개 섬광(리턴 스트로크라고 함)에서 아래에서 위로 방전됩니다.

피뢰침은 ​​전자를 지면으로 방출할 수 있는 빠르고 안전한 경로가 있는 리더 경로를 제공하여 건물을 보호하지만 피뢰침이 보호하는 영역은 피뢰침의 높이에 의해 제한됩니다. 이 한계를 극복하기 위해 과학자들은 막대 근처의 공기에 강력한 레이저 폭발을 발사하여 공기 분자에서 전자를 떼어내고 그 분자를 쓸어내어 근처의 폭풍우와 막대 사이에 번개가 이동할 수 있는 전자 흔적을 만들었습니다.

아니나 다를까, 6시간 동안 레이저를 작동하는 동안 4번의 타격이 막대를 쳤고, 이는 막대에 대한 일반적인 타격 빈도인 연간 약 100회를 쉽게 능가합니다. 실험의 성공에 대한 더 직접적인 증거는 막대가 지나간 경로를 지그재그로 이동하면서 슬로우 모션으로 카메라에 포착된 타격 중 하나에서 나왔습니다.

과학자들은 이제 다른 대기 조건, 막대, 레이저 및 펄스를 사용하여 다른 위치에서 효과를 복제하여 이 접근 방식이 더 광범위하게 배치될 수 있는지, 번개가 두 번 칠 수 있는지 확인하려고 합니다.