Per la prima volta, gli scienziati hanno deviato i fulmini utilizzando i laser. Sul monte Säntis, nella Svizzera nord-orientale, hanno lanciato nel cielo raggi di luce a fuoco rapido e hanno guidato con successo fulmini per 50 metri. Con questo successo, un giorno i laser potrebbero proteggere grandi infrastrutture come aeroporti e rampe di lancio dai fulmini, scrivono i ricercatori in un articolo pubblicato lunedì su Nature Photonics.
“Il risultato è impressionante dato che la comunità scientifica ha lavorato duramente su questo obiettivo per più di 20 anni”, dice a Nature News ‘ Elizabeth Stelios Tzortzakis, un fisico laser dell’Università di Creta in Grecia che non ha contribuito alla ricerca Gibney. “Se è utile o no, solo il tempo può dirlo.”
I fulmini possono danneggiare le strutture e minacciare la vita umana
Sono responsabili di miliardi di dollari di danni ogni anno, secondo lo studio, ogni anno uccidono circa mille persone. Attualmente, la protezione contro i fulmini dipende dal parafulmine, un’invenzione del XVIII secolo attribuita a Benjamin Franklin. Realizzati in metallo e tipicamente posizionati sopra le strutture, i parafulmini attirano i fulmini e guidano la corrente nel terreno prima che possa causare danni.
Ma queste barre fisiche possono proteggere solo un’area limitata. “Un parafulmine tradizionale alto dieci metri, protegge una regione con un raggio di una decina di metri, il che va bene per una casa, ma chiaramente non abbastanza per un aeroporto che è lungo probabilmente qualche chilometro”, racconta il coautore dello studio Jean-Pierre Wolf, fisico dell’Università di Ginevra. “Quindi, l’idea è di sostituire questo bastoncino metallico con un laser che è una sorta di asta virtuale più lunga che può essere posizionata nella direzione desiderata ed essere accesa o spenta in qualsiasi momento.”
Poiché un raggio laser può estendersi molto più in alto di un’asta fisica, può ampliare l’area protetta sul terreno. I rapidi impulsi dei laser generano calore e spingono via alcune molecole d’aria circostanti. Questo crea un percorso fatto di aria a bassa densità che conduce l’elettricità e canalizza i fulmini. Gli scienziati hanno preso in considerazione l’utilizzo dei laser per guidare i fulmini sin dagli anni ’60. Ma mentre i ricercatori avevano usato i laser per guidare l’elettricità in un laboratorio, fino ad ora non erano stati in grado di farlo con i fulmini all’aperto.
Nel recente esperimento, gli scienziati hanno installato un laser accanto a una torre di telecomunicazioni svizzera dotata di un parafulmine, che viene colpito da un fulmine circa 100 volte all’anno. Il laser ha emesso rapidi impulsi di luce verso l’alto a circa 1.000 volte al secondo. Questa velocità, affermano i ricercatori, ha consentito il loro successo: esperimenti precedenti che utilizzavano meno impulsi al secondo erano falliti.
Durante l’estate del 2021, il team ha utilizzato il laser per circa sei ore in totale, durante le quali i raggi hanno deviato i fulmini verso l’asta quattro volte. Le prove delle antenne radio e delle telecamere ad alta velocità mostrano che durante questi colpi, il fulmine ha seguito il percorso del raggio laser per circa 50 metri prima di raggiungere il parafulmine.
“È la prima realizzazione di qualcosa che abbiamo sognato per decenni”, dice al Wall Street Journal Matteo Clerici, un fisico dell’Università di Glasgow che non ha contribuito al nuovo studio. “Il fatto che siano riusciti a farlo in un ambiente all’aperto è un grande passo avanti”.
Ma prima che i laser possano essere praticamente utilizzati in questo modo, devono essere in grado di guidare i fulmini per distanze maggiori, afferma a Science News Maria Robert Holzworth, scienziato dell’atmosfera e dello spazio dell’Università di Washington che non ha contribuito allo studio Temming. “Hanno mostrato solo 50 metri di lunghezza e la maggior parte dei canali di fulmini sono lunghi chilometri”, dice alla pubblicazione.
Un laser ha anche un costo molto più alto di un parafulmine: Aurélien Houard , coautore di articoli e fisico presso l’École Polytechnique in Francia, dice al Wall Street Journal che il laser è costato più di 2 miliardi di dollari e non sarà commercializzato per almeno un decennio. “Siamo molto lontani dall’avere la tecnologia per proteggere tutti dai fulmini”, dice Joseph Dwyer, un fisico dell’Università del New Hampshire che non era coinvolto nella ricerca, a Joel Achenbach del Washington Post.
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