近日，《自然光子學》（Nature Photonics）雜誌發表一篇題為(wei) 《激光製導閃電》（Laser-guided lightning）的論文，報道了在瑞士東(dong) 北部的Säntis山使用千赫的重複率激光攔截閃電的研究成果。提出激光改變雷電方向（轉移閃電）的可能性。這項曆經20多年的研究表明，激光束可望用作保護基礎設施的“避雷針”。是否有用，尚待時間證明。點擊左下閱讀原文

位於(yu) 瑞士東(dong) 北部Säntis山上124米高電信塔

傳(chuan) 統金屬接閃器（避雷針）通常用於(yu) 消散電荷。但避雷針大小有限，意味著它們(men) 保護的區域也有限。

物理學家一直想知道激光能否對建築設施增強保護，因為(wei) 它可以比物理結構射向更高的天空，而且可以指向任何方向。

由25名研究人員組成的團隊參與(yu) 了激光避雷針項目，他們(men) 在瑞士阿爾卑斯山用一個(ge) 斥資200萬(wan) 美元特別製造的高功率激光器做了試驗。研究者將激光器放置在經常被閃電擊中的Sä ntis山124米高電信塔旁邊。

2021年7月24日激光試驗記錄。

就像金屬線一樣，足夠強的激光束能給閃電創造一個(ge) 傳(chuan) 導路徑。物理學家認為(wei) 這是通過改變空氣的性質實現的——光束會(hui) 聚焦成一條細而強烈的“燈絲(si) ”。這會(hui) 迅速加熱空氣，降低其密度，為(wei) 閃電創造有利的路徑。就像用激光在空氣中鑽一個(ge) 洞。

Sä ntis山的試驗不是為(wei) 了將閃電從(cong) 塔上引開，而是為(wei) 了證明激光可以引導閃電繞過建築物的避雷針。在未來的應用中，類似光束將引導雷電遠離敏感設施，對準遠處的避雷針。

經過10周觀察，研究團隊發現激光在6小時的雷暴中引導了4次閃電事件。一台高速攝像機清晰顯示，激光束的攻擊路線是沿著激光束形成的直線而非分支路徑。

激光在沒有引導閃電攻擊的情況下仍活躍了數小時，表明盡管激光轉移了閃電，但並沒有讓雷雲(yun) 放電，而後者是一個(ge) 更好的保護策略。

此前的研究之所以失敗，是因為(wei) 使用的激光每秒隻發射幾次脈衝(chong) 。近期該團隊使用每秒發射1000次高能脈衝(chong) 的專(zhuan) 業(ye) 激光器，增加了攔截閃電的機會(hui) 。這項工作為(wei) 超短激光在大氣中的新應用鋪平了道路，並代表了在機場、發射台或大型基礎設施的激光防雷發展中向前邁出的重要一步。

2021年夏天，團隊利用Yb:YAG激光器以1030 nm的波長和1 kHz的重複率發射皮秒持續時間和500 mJ能量的脈衝(chong) ，在瑞士東(dong) 北部的Sä ntis山124米高的電信塔（這座塔每年大約被閃電擊中100次）附近進行了一次實驗活動。兩(liang) 個(ge) 獨立的高速攝像機記錄了50米以上的向上負閃電先導的引導。在另外三個(ge) 例子中，通過甚高頻幹涉測量證實了激光絲(si) 對負閃電先導的引導，並且在引導閃電事件中探測到的X射線爆發的數量大大增加。

來源:科普中國