Naujausiuose tyrimuose kalbama, kad lazerio šviesa gali ne tik sukelti žaibą, bet ir jį nukreipti taip, kad žaibai trenktų visados tik į vieną ir tą pačią vietą.

Kaip lazeriu suvaldyti žaibus, ar tai tikrai yra įmanoma, komentuoja Fizikos fakulteto Kvantinės elektronikos katedros profesorius Audrius Dubietis.

Žaibas – tai savaiminis didelės srovės, šimtų metrų ar net kilometrų ilgio savaiminis elektros išlydis. Žemės atmosfera yra nuolat įelektrinta: esant giedram orui, elektrinio lauko stipris ties Žemės paviršiumi yra 100-300 V/m. Formuojantis audros debesims, dėl stiprios konvekcijos (skirtingos temperatūros oro masių maišymosi) debesys įsielektrina. Atsiradę elektros krūviai persiskirsto taip, kad apatinė debesies dalis įgauna neigiamą potencialą žemės paviršiaus atžvilgiu, o elektrinio lauko stipris ties žemės paviršiumi padidėja dešimtis ar šimtus kartų. Stipriame elektriniame lauke krūvininkai yra greitinami, įgyja papildomos energijos ir jonizuoja neutralias oro molekules. Akiai nematoma jonizacijos banga suformuoja laidų kanalą tarp debesies ir žemės paviršiaus. Šiuo kanalu ima tekėti elektros srovė, kuri žaibo pavidalu „iškrauna“ debesyje susidariusį elektros krūvį. Taigi žaibas – tai natūralus planetos būdas išsaugoti elektrinę pusiausvyrą tarp jos paviršiaus ir atmosferos.

XVIII amžiaus viduryje amerikiečių mokslininkas ir išradėjas B. Franklinas pirmasis įrodė elektrinę žaibo prigimtį. Apsaugai nuo žaibų pradėti naudoti žaibolaidžiai. Žaibolaidis – tai įžemintas laidininkas, ties kurio laisvuoju galu susidaro didelės elektrinio lauko anomalijos, kurios “pritraukia” žaibą ir taip įžemina elektros išlydį. 1967 metais buvo pasiūlyta „iškrauti“ elektringus audros debesis, paleidžiant nedidelę raketą, įžemintą per išsivyniojantį laidą. Šis metodas ir dabar yra sėkmingai taikomas ne tik moksliniams žaibų tyrimams, bet ir JAV kosmodromuose bei kituose strateginės svarbos objektuose, siekiant apsaugoti juos nuo žaibo smūgių.

Lazeriu valdomo žaibo (lazerinio žaibolaidžio) idėja užgimė keleriais metais vėliau, kuomet buvo pastebėta, kad intensyvi lazerio šviesa jonizuoja dujas ir sukuria elektros srovei laidų kanalą. Jei šis procesas vyksta išoriniame elektriniame lauke, sukeliamas kryptingas elektros išlydis. 1978 m. buvo atlikti pirmieji „lauko eksperimentai“ išlydžio kanalui formuoti naudojant galingus nuolatinės veikos lazerius. Tačiau šie eksperimentai nebuvo sėkmingi, kadangi lazerio nuolatinei spinduliuotei jonizuojant orą, susidariusi plazma sklaido ir sugeria pačią lazerio šviesą, tad lazerio šviesos pluoštas toliau sklisti nebegali, o laidusis kanalas tiesiog nutrūksta. Šias problemas pasiūlyta spręsti naudojant impulsinius lazerius.

Sukūrus femtosekundinių (1 fs =10^-15 s) impulsų lazerius, buvo atrasta, kad galingi femtosekundiniai šviesos impulsai atmosferos ore sklinda ypatingu būdu: šviesos pluoštas dėl netiesinės sąveikos su oru savaime transformuojasi į labai siaurą (maždaug 100 mikrometrų skersmens) ir intensyvią (smailinis intensyvumas siekia 10¹⁴ W/cm²) baltos šviesos giją. Tinkamai parinkus sklidimo sąlygas, šviesos gija nekeisdama savo skersinių matmenų gali nusklisti net kilometro ilgio atstumus, o jos atsiradimo vietą galima valdyti keičiant lazerio impulso parametrus. Intensyvi šviesos gija jonizuoja oro molekules, iš paskos palikdama tokį pat siaurą jonizuotų dujų (plazmos) pėdsaką. Šis pėdsakas yra laidus elektros srovei, tad veikia tarsi virtualus žaibolaidis, iš anksto užduodantis elektros išlydžio kryptį ir nukreipiantis žaibą. 2003 metais laboratorijoje buvo pademonstruoti šviesos gijomis sukelti keleto metrų ilgio kryptingi dirbtiniai žaibai. Tačiau susidurta su kita problema: laisvieji krūvininkai sparčiai rekombinuoja, ir laidusis kanalas visiškai išnyksta per keliolika nanosekundžių (1 ns = 10^-9 s). Tokiu būdu, šviesos impulsui nuskriejus keliasdešimt metrų, jo pradiniame kelyje suformuotas laidus kanalas jau būna išnykęs. Tačiau naujausi eksperimentai parodė, kad nėra būtina laidžiu kanalu pilnai „sujungti“ žemės paviršių ir įelektrintą debesį. Pademonstruota, jog pakanka sukurti visai nedidelį laidų kanalą norimoje vietoje, kuris nukreipia žaibą į saugesnę vietą: visai neseniai pavyko sukelti ir nukreipti dirbtinį žaibą 50 metrų atstumu. Nors kol kas šie eksperimentai atlikti tik laboratorijos sąlygomis, ir klausimas ar galima lazeriu suvaldyti žaibą tebėra atviras, tačiau tikimasi, kad lazerinis žaibolaidis taps realybe jau netolimoje ateityje.