Científicos guían rayos con rayos láser por primera vez

Jun 29, 2023

Los pararrayos se han utilizado para guiar los rayos durante siglos, pero ahora los científicos han demostrado algo un poco más avanzado que un simple palo de metal. Se demostró que la emisión de un láser de alta potencia hacia el cielo desvía los rayos, lo que podría conducir a pararrayos láser que protegen un área más amplia de golpes peligrosos.

Los relámpagos son uno de los eventos naturales más energéticos, liberando millones de voltios en fracciones de segundo. Eso, por supuesto, puede ser destructivo, dañar edificios, cortar energía, iniciar incendios y causar lesiones y muertes.

Durante siglos, nuestra mejor defensa contra los rayos ha sido el pararrayos, un simple palo de metal adherido a edificios altos que atrae la electricidad y la guía de manera segura hacia el suelo. Pero tienen un alcance limitado: un pararrayos de 10 m (33 pies) puede proteger un área de solo 10 m a su alrededor. Para proteger un edificio tan grande como, por ejemplo, un aeropuerto o un parque eólico, se necesitarían pararrayos increíblemente grandes.

Ahora, investigadores en Europa han demostrado un nuevo sistema más efectivo. El pararrayos láser (LLR) implica, como sugiere su nombre, lanzar un láser a las nubes durante una tormenta para forjar un camino de menor resistencia para que fluya la electricidad. Y puede extenderse mucho más que un pararrayos.

"Cuando se emiten pulsos de láser de muy alta potencia a la atmósfera, se forman filamentos de luz muy intensa dentro del haz", dijo Jean-Pierre Wolf, último autor del estudio. "Estos filamentos ionizan las moléculas de nitrógeno y oxígeno presentes en el aire, que luego liberan electrones libres para moverse. Este aire ionizado, llamado 'plasma', se convierte en un conductor eléctrico".

Para demostrar el concepto, los científicos desarrollaron un nuevo sistema láser con una potencia promedio de 1 kW, que pulsa unas 1000 veces por segundo y libera un julio de energía por pulso. Este se instaló en la cima de Säntis, en los Alpes suizos, cerca de una torre que atrae alrededor de 100 rayos cada año.

Entre junio y septiembre de 2021, el equipo probó el sistema durante las tormentas que azotaron el área. El láser se dirigió hacia el cielo cerca de la parte superior de la torre, para tratar de atraer el rayo hacia el rayo antes de que alcanzara el pararrayos regular de la torre. Durante ese verano, cuatro rayos cayeron sobre la torre mientras el láser estaba encendido y, efectivamente, dobló el cerrojo.

"Encontramos, desde el primer evento de rayo láser, que la descarga podía seguir el haz durante casi 60 m (197 pies) antes de llegar a la torre, aumentando así el radio de la superficie de protección de 120 m a 180 m (394 a 590 pies). )", dijo Lobo.

La idea de usar láseres como pararrayos ha existido durante mucho tiempo y se ha mostrado prometedora en experimentos de laboratorio, pero el equipo dice que esta es la primera vez que se demuestra en el mundo real. Otros científicos han propuesto que los rayos tractores de grafeno podrían hacer el trabajo aún mejor, pero eso requeriría configuraciones más complejas.

El objetivo final del proyecto LLR es usar un láser para extender la influencia de un pararrayos de 10 m en 500 m (1640 pies), dice el equipo.

La investigación fue publicada en la revista Nature Photonics. El equipo describe el trabajo en el siguiente video.

Fuente: UNIGE