Lần đầu tiên định hướng tia sét bằng tia laser
Sét gây thiệt hại nghiêm trọng khi đánh vào các tòa nhà. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc dùng tia laser để làm chệch hướng đi của tia sét.
Không ai có thể nói chính xác vị trí sét đánh trong cơn giông bão – ngay cả cột thu lôi cũng không thể bảo vệ 100%. Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã thực hiện một nghiên cứu trên tháp viễn thông cao 124m trên núi Säntis (Thụy Sĩ) nhằm dẫn sét đến cột thu lôi. Nghiên cứu này do Aurélien Houard từ Phòng thí nghiệm Quang học ứng dụng (Laboratoire d’Optique Appliquée) của Pháp dẫn dắt và được công bố trên tạp chí Nature Photonics. Họ cho biết kết quả này có thể giúp chống sét tốt hơn cho các sân bay, bệ phóng và các cơ sở hạ tầng lớn.
Việc sử dụng tia laser để chống sét đã được đề xuất từ năm 1974. Cuối những năm 1990, các nhà khoa học đã tiến hành những thực nghiệm dùng tia laser để dẫn tia sét trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, những thí nghiệm ngoài trời tiến hành năm 2004 tại bang New Mexico của Hoa Kỳ và năm 2011 tại Singapore lại không thành công. Các nhà khoa học cho rằng các thí nghiệm trên núi Säntis ở Thụy Sĩ đã thành công là do tỷ lệ lặp lại xung laser cao hơn hai bậc so với các thí nghiệm trước đó. Tia laser sử dụng ánh sáng có bước sóng khoảng một micron (một phần nghìn milimet) và tỷ lệ lặp lại là 1000 hertz.
Các nhà nghiên cứu đã tận dụng tòa tháp trên núi Säntis, từng được sử dụng nhiều lần để đo số lần sét đánh trong những năm gần đây. Các tác giả nghiên cứu viết: “Tòa tháp này, nơi bị sét đánh khoảng 100 lần mỗi năm, được trang bị nhiều cảm biến ghi lại dòng sét, trường điện từ ở các khoảng cách khác nhau, tia X và nguồn bức xạ từ các tia sét”. Họ đã lắp đặt thêm các thiết bị đo lường và hai camera tốc độ cao ghi lại các tia sét với tốc độ lên tới 24.000 khung hình/giây.
Các camera này được đặt cách đỉnh tháp 1,4km và 5km và chỉ cung cấp kết quả hữu ích khi có tầm nhìn tốt. Hình ảnh trên là một trong bốn lần sét đánh được ghi lại khi bật tia laser. Có thể thấy các cuộn sét bao quanh chùm tia laser hơn 50m rồi đánh vào cột thu lôi của tòa tháp. Chùm tia laser hơi nghiêng được điều khiển sao cho nó đến gần đỉnh tháp.
Từ góc độ vật lý, những điều sau đây có thể xảy ra: các xung laser cực mạnh làm nóng không khí đến mức nhiều phân tử không khí thoát ra môi trường mát hơn; một loại kênh có mật độ không khí rất thấp, gọi là dây tóc, được tạo ra dọc theo chùm tia laser. Trong dây tóc này, không khí dẫn điện tốt hơn đáng kể so với khu vực xung quanh nên dễ dẫn sét hơn.
Kết quả so sánh với các vụ sét đánh được ghi lại mà không có tia laser cho thấy, tia sét đánh vào cột thu lôi của tháp chính xác hơn nhiều nhờ sự dẫn đường của tia laser.
Các tác giả nghiên cứu kết luận: “Kết quả của chiến dịch thử nghiệm Säntis vào mùa hè năm 2021 cung cấp bằng chứng gián tiếp rằng các dây tóc được hình thành bởi các xung laser ngắn và cường độ cao có thể dẫn truyền tia sét trên một khoảng cách đáng kể”. Tuy nhiên, những kết quả sơ bộ này cần được khẳng định bằng loạt thử nghiệm tiếp theo với cấu hình mới.
Xuân Hoài dịch
