Lazer Tələsi Vasitəsilə İldırımın Necə Yaranması Sirri Açılır

Avstriya Elm və Texnologiya İnstitutunun (ISTA) tədqiqatçıları buludların necə elektrikləşdiyini öyrənmək üçün lazerlərdən yüksək dəqiqlikli alətlər kimi istifadə edirlər. Bu, hər nə qədər gələcəkdən gələn bir fikir kimi səslənsə də, alimlər bunu praktik laboratoriya işinə çeviriblər. Onlar havada süzülən kiçik zərrəcikləri (aerosolları) fokuslanmış işıq şüaları ilə tutaraq, onların elektrik vəziyyətinin zamanla necə dəyişdiyini müşahidə edirlər. Bu yaxınlarda “Physical Review Letters”-də dərc olunan bu tapıntılar ildırımın yaranmasına nəyin səbəb olduğunu üzə çıxarmağa kömək edə bilər.

Hər yerdə rast gəlinən aerosolların, məsələn, yaz polenləri və ya hətta qrip mövsümündə yayılan viruslar kimi, müxtəlif növləri var. ISTA-da çalışan fəlsəfə doktoru tələbəsi Andrea Stöllner buludlarda əmələ gələn buz kristallarının davranışını öyrənir. Bu elektrikləşmə prosesinin necə baş verdiyini daha yaxşı anlamaq üçün o, çox kiçik, şəffaf silisium kürələrindən hazırlanmış model aerosollardan istifadə edir.

Andrea Stöllner, əməkdaşları İshaq Lenton və Skott Vaytukaytis ilə birlikdə, yeganə bir silisium zərrəciyini tələyə salmaq, sabitləşdirmək və elektriklə yükləmək üçün iki kəsişən lazer şüasından istifadə edən bir üsul yaratmışdır. Bu qurğu buludun elektrikləşməsinin necə başladığını və ildırım qığılcımının necə yarandığını araşdırmaq üçün yeni imkanlar açır. Tədqiqatın hazırkı nəzarət səviyyəsinə çatması təxminən dörd il çəkib, çünki bu, yüksək dəqiqlik tələb edirdi. Əvvəlcə zərrəciyi sadəcə saxlamaq üçün nəzərdə tutulan təcrübə zamanı alimlər istifadə etdikləri lazerin özünün aerosolları yüklədiyini aşkarladılar. Onlar kəşf etdilər ki, zərrəciklər “iki-foton prosesi” nəticəsində elektrik yükü qazanırlar.

Bu, o deməkdir ki, normalda neytral olan aerosola eyni anda iki foton (işıq zərrəciyi) dəydikdə, onlar bir elektronu qopara bilirlər. Elektronu itirən zərrəcik müsbət yük qazanır və lazerin davamlı təsiri ilə getdikcə daha müsbət yüklənir. Stöllnerin sözlərinə görə, bu prosesin müəyyən edilməsi yeni imkanlar yaradıb: "Biz indi bir aerosol zərrəciyinin neytraldan yüksək yüklənmiş vəziyyətə qədər olan yükün inkişafını dəqiq müşahidə edə bilirik və yüklənmə sürətini idarə etmək üçün lazerin gücünü tənzimləyirik." Yük yığıldıqca, zərrəcik qəfil, qısa partlayışlarla yenidən yük itirməyə başlayır ki, bu da atmosferdə təbii şəkildə baş verə biləcək boşalma davranışlarına işarə edir.

Yüksəkliklərdə, fırtına buludları daxilində buz kristalları və daha böyük buz parçaları toqquşaraq elektrik yüklərini mübadilə edirlər. Bulud elektrik balansını itirdikdə, nəticədə ildırım yaranır. Bir nəzəriyyəyə görə, ildırımın ilk qığılcımı birbaşa yüklənmiş buz kristallarından yarana bilər. Digər nəzəriyyələr isə kosmik şüaların mövcud elektrik sahələrində sürətlənən yüklü zərrəciklər yaratmaqla prosesi başlatdığını irəli sürür. Lakin, mövcud elmi baxış ondan ibarətdir ki, hər iki halda buludların daxilindəki elektrik sahəsi təkbaşına ildırımı başlatmaq üçün çox zəif görünür.

Stöllner bildirir ki, onların yeni qurğusu zərrəciyin yüklənmə dinamikasını yaxından öyrənməklə buz kristalı nəzəriyyəsini sınamağa imkan verir. Laboratoriyada istifadə edilən silisium zərrəcikləri təbii buz kristallarından kiçik olsa da, komanda ümid edir ki, bu kiçik miqyaslı effektlərin öyrənilməsi ildırımın yaranmasına səbəb olan daha böyük prosesləri ortaya çıxaracaq. Stöllner gülümsəyərək əlavə edir ki, əgər onların model buz kristalları nəticədə super kiçik ildırım qığılcımları yaratsa, bu, həqiqətən, maraqlı bir kəşf olardı.