| |
21 juin
2015 |
| |
|
Serait-il possible de
diriger les éclairs ? |
|
| |
Largement utilisés depuis le 18ème
siècle, les paratonnerres ont pour seul effet de rendre plus
probable le point de contact de la foudre avec le sol, et d'écouler
le fluide électrique à la terre. Mais le parcours exact de l'éclair
reste totalement imprévisible. Pourrait-on le dompter et rendre la
foudre parfaitement inoffensive ?
Cela paraît possible, depuis que le professeur Roberto Morandotti et
ses collaborateurs sont parvenus à guider des décharges électriques
en laboratoire, non au moyen de fils conducteurs, mais à l'aide de
lasers disposés de façon astucieuse. De la même façon, ils arrivent
même à leur faire contourner des obstacles !
Ce défi avait déjà fait l'objet de recherches intensives au cours
des années 70, sans donner de résultat concret. Mais aujourd'hui,
les chercheurs du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de
l'INRS ont pu mettre à profit leurs installations laser du
Laboratoire de sources femtosecondes (Advanced Laser Light Source,
ou ALLS), aboutissant à un résultat spectaculaire et prometteur.
De très nombreuses technologies utilisent des arcs électriques de
toutes puissances. Que l'on songe simplement aux moteurs à
combustion, à l'éclairage domestique ou industriel, aux techniques
d'usinage ou de micro-usinage, ou même au contrôle de la pollution,
et l'on comprendra aisément que leurs applications se
multiplieraient encore si l'on pouvait contrôler leur trajectoire
dans le milieu ambiant, et même dans le vide. Ce premier pas vient
d'être franchi.
Le professeur Morandotti et Matteo Clerici, aujourd'hui chercheur
mais simple postdoctorant au moment des expérimentations, ont obtenu
des résultats particulièrement spectaculaires où l'on peut observer
une décharge électrique à la trajectoire parfaitement lisse, une
forme inexistante dans des conditions naturelles, et cela qu'elle
soit droite ou courbée.
Les figures expérimentales présentées par l'équipe de recherches
montrent différentes formes de faisceaux laser parvenant à moduler
les trajectoires des décharges électriques. Différentes combinaisons
de faisceaux arrivent même à provoquer une trajectoire en forme de
S, bien qu'aucune entrave apparente ne rende impossible un trajet
plus "naturel" de la décharge électrique.
|
|
| |
|
| |
|
Différentes formes
de décharges obtenues selon le type de faisceau utilisé.A et B:
Gaussien (contrôle); C et D: Bessel; E et F: Airy; G et H: faisceau
en S obtenu par la combinaison de deux faisceaux Airy. Images de
gauche : aucun voltage appliqué, uniquement le faisceau laser est
visible. Images de droite: décharge en présence d’un haut voltage
entre les deux électrodes. Crédit : INRS. |
|
| |
Animé par une curiosité bien
compréhensible, le professeur Morandotti a voulu tester quelle
serait la réaction d'un arc électrique suivant un faisceau subissant
un stade de reconstruction, tels les faisceaux Airy et Bessel. Dans
cet exemple, un faisceau laser dont le pic d'intensité est bloqué
par un obstacle se reconstruit de lui-même une fois l'objet franchi.
L'équipe a donc interposé un objet entre les deux bornes électriques
et a constaté que la décharge faisait un bond par-dessus celui-ci
sans l'atteindre, et se réajustait sur son guide laser de l'autre
côté.
"Au-delà de la fascination qu'inspirent les éclairs et les arcs
électriques, il faut voir tout le potentiel de cette percée
scientifique et les champs de recherche qu'elle ouvre", annonce
Yves Bégin, vice-recteur à la recherche et aux affaires académiques
de l'INRS. "Cette spectaculaire preuve de concept, réalisée sur
une distance de quelques centimètres, exigeait des lasers d'une
grande puissance et des installations de recherche de pointe, un
extraordinaire environnement de recherche créé sous l'initiative de
nos professeurs à l'INRS. Les étudiants et les stagiaires
postdoctoraux œuvrant dans de tels grands laboratoires s'engagent
dès leurs études sur la voie de la découverte scientifique".
Jean Etienne
Source :
Laser-assisted guiding of electric discharges around objects
(Science Advances - 19 juin 2015)
|
|
| |
|
| |
|
A et B: Gaussien
(contrôle); C et D: Bessel; E et F: Airy. À gauche : faisceau laser
en absence de voltage et en présence d’un obstacle. À droite :
Décharge suivant le faisceau laser et, pour les faisceaux Bessel et
Airy, contournant l’obstacle avant de se reconstruire. L’insert dans
D est une photo composée de plusieurs prises montrant les
différentes trajectoires de la décharge près de l’obstacle avant de
converger dans une trajectoire rectiligne unique. Crédit : INRS. |
|
| |
|
| |
|
| |
|
