Parafulmini laser: il futuro è arrivato! Ecco come funzionano
Proprio come il laser è stato fondamentale per il progresso della medicina, lo è adesso anche per le scienze atmosferiche. In questo caso, associati a tempeste elettriche che generano fulmini verso la superficie terrestre.
Interruzioni di corrente, incendi boschivi, danni alle infrastrutture e lesioni personali possono essere le conseguenze dei fulmini. Sulla base dei dati satellitari, si stima che il tasso totale di fulmini in tutto il mondo sia compreso tra 40 e 120 fulmini al secondo.
Controllare questi eventi meteorologici, per molti, è stato un sogno per decenni. Lo studio "Laser-guided lightning", pubblicato sulla rivista Nature Photonics, presenta la prima dimostrazione di filamenti indotti dal laser. Questi filamenti sono causati da brevi e intensi impulsi laser diretti verso il cielo, e sarebbero in grado di guidare scariche di fulmini su lunghe distanze.
Il gruppo di ricerca afferma: "riteniamo che questa svolta sperimentale porterà al progresso della protezione dai fulmini e della fisica dei fulmini". Una sfida enorme che genererebbe un beneficio su scala globale.
Il parafulmine ci ha protetto per quasi 300 anni.
La protezione esterna più utilizzata contro i fulmini diretti è tuttora il parafulmine, un'invenzione attribuita a Benjamin Franklin durante il XVIII secolo.
Il parafulmine è costituito da un palo appuntito collegato al terreno la cui funzione principale è quella di proteggere gli edifici e le loro immediate vicinanze, fornendo un punto di impatto preferenziale per i fulmini. In questo modo la sua corrente elettrica viene convogliata a terra in modo sicuro.
Deviazione dei fulmini con potenti impulsi laser
Nel corso dell'estate (emisfero nord) del 2021 è stata condotta una campagna sperimentale sul monte Säntis, situato nel nord-est della Svizzera. Lì è stato installato un laser terawatt (un trilione di watt), che include un'elevata frequenza di ripetizione, e una torre. In questo senso, il principio utilizzato consiste nell'inviare impulsi laser intensi e brevi verso le nuvole.
Nell'esperimento, due telecamere ad alta velocità sono state installate separatamente. Hanno registrato la guida di un fulmine negativo (verso l'alto) su una distanza di 50 metri.
La guida di fulmini negativi da parte di filamenti laser è stata confermata in altri 3 casi. Processo che veniva effettuato con misure interferometriche (tecnica che combina le onde elettromagnetiche) ad altissima frequenza.
Risultati ottenuti con molta pazienza
Tra il 21 luglio e il 30 settembre 2021, il laser è rimasto in funzione per più di 6 ore di attività tempestosa. L'evento meteorologico si è verificato in un raggio di 3 chilometri attorno al sito della campagna. La torre è stata colpita da almeno 16 fulmini, quattro dei quali si sono verificati durante l'attività del laser.
I quattro eventi laser registrati sono stati associati a lampi positivi (fulmini), collegando la sommità della torre con la nuvola. Tutti questi fulmini sono stati deviati verso l'alto. Infine, la ricerca citata è in grado di aprire la strada a nuove applicazioni atmosferiche. Come se non bastasse, rappresenta un passo importante nello sviluppo della protezione contro i fulmini basata sul laser. I beneficiari potrebbero essere aeroporti, rampe di lancio o infrastrutture di dimensioni colossali.