العلماء يوجهون صواعق البرق بالليزر لأول مرة 

يمكن لهذه التكنولوجيا في يوم من الأيام أن تحمي مناطق أوسع من تلك التي تحميها قضبان الصواعق المعدنية,ربما حماية المطارات و منصات الإطلاق أثناء العواصف

                                                                                                                                                                                      

لأول مرة,لقد نجح العلماء في تحويل البرق باستخدام الليزر. على جبل سانتيس في شمال شرق سويسرا,أطلقوا أشعة ضوئية سريعة النيران في السماء ونجحوا في توجيه البرق لمسافة 50 مترًا.

مع هذا النجاح كدليل على المفهوم,يمكن لأشعة الليزر يومًا ما أن تحمي البنية التحتية الكبيرة مثل المطارات ومنصات الإطلاق من ضربات البرق,اكتب الباحثين في ورقة نشرت يوم الاثنين في الضوئيات الطبيعة.

"إن هذا الإنجاز مثير للإعجاب بالنظر إلى أن المجتمع العلمي يعمل بجد لتحقيق هذا الهدف لأكثر من 20 عامًا," ستيليوس تسورتزاكيس,عالم فيزياء الليزر بجامعة كريت في اليونان ولم يساهم في البحث,يحكي أخبار الطبيعة' إليزابيث جيبني. "إذا كان مفيدًا أم لا,الوقت وحده يستطيع أن يقول.

يمكن أن تؤدي ضربات البرق إلى إتلاف الهياكل وتهديد حياة الإنسان. إنهم مسؤولون عن أضرار بمليارات الدولارات كل عام,وفقا للدراسة,وقتل تقريبا 450 شخص في الولايات المتحدة بين عامي 2006 و2021.

حالياً,الحماية ضد الصواعق تتوقف على مانعة الصواعق,ان اختراع القرن الثامن عشر الفضل لبنجامين فرانكلين. مصنوعة من المعدن وتوضع عادة فوق الهياكل, قضبان البرق جذب البراغي وتوجيه التيار إلى الأرض قبل أن يتسبب في حدوث ضرر.

لكن هذه القضبان المادية لا يمكنها إلا أن تحمي مساحة محدودة. "إذا كان لديك مانع صواعق تقليدي يبلغ ارتفاعه عشرة أمتار,فهو يحمي منطقة يبلغ نصف قطرها حوالي عشرة أمتار,وهو أمر جيد لمنزلك,ولكن من الواضح أن هذا لا يكفي لمطار ربما يبلغ طوله بضعة كيلومترات,"دراسة المؤلف المشارك جان بيير وولف,فيزيائي في جامعة جنيف,يحكي وول ستريت جورنال's إيلين وودوارد. "لذا,الفكرة هي أن نستبدل هذه العصا المعدنية بالليزر الذي يكون أطول نوعًا ما,قضيب افتراضي يمكن وضعه في الاتجاه الذي تريده وتشغيله أو إيقافه في أي وقت.

نظرًا لأن شعاع الليزر يمكن أن يمتد أعلى بكثير من القضيب المادي,يمكنه توسيع المنطقة المحمية على الأرض. تولد نبضات سريعة من الليزر الحرارة والدفع بعض جزيئات الهواء المحيطة خارج الطريق. يؤدي هذا إلى إنشاء مسار مصنوع من هواء منخفض الكثافة يقوم بتوصيل الكهرباء وتوجيه البرق.

لقد كان العلماء يفكرون استخدام الليزر لتوجيه البرق منذ الستينيات. ولكن في حين كان الباحثون استخدام الليزر لتوجيه الكهرباء في المختبر,لم يتمكنوا من القيام بذلك مع البرق في الهواء الطلق,حتى الآن.

            

برج الليزر والاتصالات على قمة جبل سانتيس في سويسرا جبال الألب ترامبف/مارتن ستولبرغ عبر جامعة جنيف

في التجربة الأخيرة,قام العلماء بإعداد جهاز ليزر بجوار برج اتصالات سويسري مزود بمانع الصواعق,التي يضربها البرق حوالي 100 مرة كل عام. أطلق الليزر نبضات سريعة من الضوء لأعلى عند حوالي 1,000 مرة في الثانية. هذه السرعة,يقول الباحثون,مكّنت هذه التجارب من تحقيق النجاح، إذ فشلت التجارب السابقة التي استخدمت عددًا أقل من النبضات في الثانية.

خلال صيف 2021,قام الفريق بتشغيل الليزر لمدة ست ساعات إجمالاً,حيث حولت أشعة البرق إلى القضيب أربع مرات. تظهر الأدلة من هوائيات الراديو والكاميرات عالية السرعة أنه خلال هذه الضربات,اتبع الصاعقة مسار شعاع الليزر لمسافة 50 مترًا تقريبًا قبل أن يصل إلى مانعة الصواعق.

"إنه أول إدراك لشيء كنا نحلم به منذ عقود," ماتيو كليريتشي,عالم فيزياء في جامعة جلاسكو ولم يساهم في الدراسة الجديدة,يحكي وول ستريت جورنال. "إن حقيقة أنهم تمكنوا من القيام بذلك في بيئة خارجية تعد خطوة كبيرة جدًا."

ولكن قبل ذلك يمكن استخدام الليزر عمليا بهذه الطريقة,يجب أن يكونوا قادرين على توجيه البرق لمسافات أطول, روبرت هولزورث,عالم الغلاف الجوي والفضاء في جامعة واشنطن ولم يساهم في الدراسة,يقول ل أخبار العلوم' ماريا تيمينج. "لقد أظهروا 50 مترًا فقط من طول [التوجيهي].,ويبلغ طول معظم قنوات البرق كيلومترات,"يقول للنشر.

يأتي الليزر أيضًا بتكلفة أعلى بكثير من مانعة الصواعق: أوريليان هوارد,مؤلف مشارك للورقة وعالم فيزياء في مدرسة البوليتكنيك في فرنسا,يحكي وول ستريت جورنال أن الليزر يكلف أكثر من 2 مليار دولار ولن يتم تسويقه قبل عقد من الزمن على الأقل.

"نحن بعيدون جدًا عن امتلاك التكنولوجيا اللازمة للحفاظ على سلامة الجميع من البرق," جوزيف دواير,فيزيائي في جامعة نيو هامبشاير ولم يشارك في البحث,يحكي واشنطن بوستجويل آخنباخ.

بواسطة ويل سوليفان