लेजर बीम बिजली गिरने का रास्ता बदल देता है

वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने पाया है कि आकाश में लेजर किरणें दागने से बिजली गिरने का रास्ता बदल सकता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि उनके काम से हवाई अड्डों और अन्य महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के लिए बेहतर बिजली संरक्षण हो सकता है, साथ ही अल्ट्राशॉर्ट लेजर के नए वायुमंडलीय अनुप्रयोगों के लिए मार्ग प्रशस्त हो सकता है।

सैटेलाइट डेटा से पता चलता है कि दुनिया भर में हर सेकंड 40 से 120 बिजली की चमक होती है - जिसमें बादल से जमीन पर और बादल से बिजली चमकती है। बादलों और पृथ्वी की सतह के बीच ऐसे इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज हर साल हजारों मौतों और अरबों डॉलर की क्षति के लिए जिम्मेदार होते हैं।

बिजली के हमलों के खिलाफ सबसे आम सुरक्षा बिजली की छड़ है, जिसे फ्रैंकलिन रॉड के रूप में भी जाना जाता है। यह विद्युत संचालित धातु मस्तूल बिजली के लिए एक अधिमान्य स्ट्राइक पॉइंट प्रदान करता है और विद्युत निर्वहन को जमीन पर सुरक्षित रूप से निर्देशित करता है।

लेकिन फ्रैंकलिन की छड़ें हमेशा पूरी तरह से काम नहीं करती हैं और सीमित कवरेज प्रदान करती हैं। जिस क्षेत्र की वे रक्षा करते हैं उसकी त्रिज्या लगभग उनकी ऊंचाई के बराबर होती है: 10 मीटर की छड़ 10 मीटर त्रिज्या वाले क्षेत्र की रक्षा करेगी। इसका मतलब यह है कि बुनियादी ढांचे के बड़े क्षेत्रों की विश्वसनीय सुरक्षा के लिए कई या अव्यवहार्य रूप से लंबी छड़ों की आवश्यकता होती है।

एक विकल्प के रूप में, वैज्ञानिकों ने प्रस्तावित किया है कि बिजली के हमलों का मार्गदर्शन करने के लिए तीव्र लेजर पल्स का उपयोग किया जा सकता है। विचार, जिसे पहले केवल प्रयोगशाला स्थितियों में खोजा गया था, वह यह है कि लेजर बीम एक बड़ी चल छड़ के रूप में कार्य करेगी।

लेज़र-आधारित बिजली की छड़ के पीछे मूल सिद्धांत यह है कि तीव्र और छोटे लेज़र स्पंदों को हवा में छोड़ा जाता है, जहाँ वे हवा के अणुओं को आयनित करने के लिए पर्याप्त तीव्र हो जाते हैं। आयनकारी लेजर पल्स के इन लंबे संकीर्ण चैनलों के साथ, हवा के अणु तेजी से गर्म होते हैं और सुपरसोनिक गति से निष्कासित होते हैं। यह कम घनत्व वाले वायु के लंबे समय तक चलने वाले चैनलों को पीछे छोड़ देता है जो आसपास के क्षेत्रों की तुलना में अधिक विद्युत प्रवाहकीय होते हैं, जो बिजली के विद्युत निर्वहन के साथ यात्रा करने के लिए एक आसान मार्ग प्रदान करते हैं।

"जब बहुत उच्च शक्ति वाले लेजर पल्स वायुमंडल में उत्सर्जित होते हैं, तो किरण के अंदर बहुत तीव्र प्रकाश के फिलामेंट बनते हैं," बताते हैं जीन-पियरे वुल्फ, जिनेवा विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी। “ये फिलामेंट्स हवा में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन अणुओं को आयनित करते हैं, जो फिर इलेक्ट्रॉन छोड़ते हैं जो चलने के लिए स्वतंत्र होते हैं। यह आयनित वायु, जिसे प्लाज़्मा कहा जाता है, एक विद्युत चालक बन जाती है।”

इस विचार का परीक्षण करने के लिए, वुल्फ और यूरोप और अमेरिका के शोधकर्ताओं की एक टीम यूरोप के बिजली के हॉटस्पॉट में से एक: उत्तर-पूर्वी स्विट्जरलैंड में सैंटिस पर्वत पर गई। इस 2500 मीटर पर्वत की चोटी पर 124 मीटर ऊंचा दूरसंचार टावर है जिस पर साल में लगभग 100 बार बिजली गिरती है।

टीम ने संचार टावर के पास एक विशेष रूप से विकसित लेजर स्थापित किया। एक बड़ी कार के आकार और तीन टन से अधिक वजन वाली, लेजर ने लगभग एक हजार पल्स प्रति सेकंड की दर से पिकोसेकंड अवधि की पल्स और 500 एमजे ऊर्जा उत्सर्जित की। 2021 में जुलाई और सितंबर के बीच शोधकर्ताओं ने टावर के 6.3 किमी के भीतर होने वाली कुल 3 घंटे की तूफान गतिविधि के दौरान लेजर का संचालन किया।

क्या लेज़र बिजली के मार्ग का मार्गदर्शन और नियंत्रण कर सकते हैं?

दो महीने की प्रायोगिक अवधि के दौरान टावर पर कम से कम 16 बार बिजली चमकी, जिनमें से चार लेजर गतिविधि के दौरान हुईं। इन चारों ऊपर की ओर बिजली के हमलों को लेज़र द्वारा मोड़ दिया गया। वैज्ञानिकों ने हमलों के स्थान की पुष्टि करने के लिए बिजली के निर्वहन से उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय तरंगों और एक्स-रे विस्फोटों के विवरण को पकड़ने के लिए टावर, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एंटेना और एक्स-रे सेंसर पर बिजली के वर्तमान माप का उपयोग किया।

एक हमले का मार्ग दो हाई-स्पीड कैमरों द्वारा भी रिकॉर्ड किया गया था। छवियों से पता चलता है कि बिजली के झटके ने शुरू में लगभग 50 मीटर तक लेजर के पथ का अनुसरण किया।

वुल्फ कहते हैं, "लेजर का उपयोग करते हुए पहली बिजली की घटना से, हमने पाया कि टावर तक पहुंचने से पहले डिस्चार्ज लगभग 60 मीटर तक बीम का अनुसरण कर सकता है, जिसका अर्थ है कि इसने सुरक्षा सतह की त्रिज्या को 120 मीटर से 180 मीटर तक बढ़ा दिया है।"

शोधकर्ता अपने परिणामों की रिपोर्ट करते हैं नेचर फोटोनिक्स.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/laser-beam-diverts-the-path-of-lightning-strikes/