Rotacja cylindra pod wiązką elektronów
Główną trudnością w uzyskaniu trójwymiarowej figury Lichtenberga było równomierne naświetlenie całej powierzchni walca. Standardowo takie wzory powstają w płaskich klockach lub płytach. Eksperyment, który poszerzył tę technikę o formę cylindryczną, wymagał precyzyjnego ruchu. Ponieważ sam akcelerator jest nieruchomy, to cylinder o średnicy około 5 centymetrów musiał się obracać z prędkością 150 obrotów na minutę. Cały proces naświetlania trwał zaledwie sekundę lub dwie, lecz dzięki rotacji materiał wielokrotnie przechodził pod strumieniem elektronów. Środowisko pracy akceleratora jest wyjątkowo nieprzyjazne dla współczesnej elektroniki. Intensywne promieniowanie potrafi w ułamku sekundy uszkodzić delikatne układy. Konieczne było więc zaprojektowanie mechanizmu obrotowego z komponentów, które w takich warunkach nie zawiodą.
Aby poradzić sobie z promieniowaniem, twórca sięgnął po sprawdzone, choć nieco staroświeckie rozwiązania. Sercem systemu obrotowego został szczotkowany silnik prądu stałego. Zasilał go 12-woltowy akumulator kwasowo-ołowiowy, który okazał się znacznie bardziej odporny na ekstremalne warunki niż nowoczesne warianty litowe. Te ostatnie mogłyby po prostu ulec zniszczeniu. Ciekawostką jest konstrukcja mechanizmu, którego większość części wydrukowano w 3D z czarnego plastiku PETG. Materiał ten wykazał się wcześniej dobrą tolerancją na wysokie dawki promieniowania, co potwierdziło się także w tym projekcie. Podczas ekspozycji udało się nawet zarejestrować niebieską poświatę Czerenkowa, czyli światło generowane, gdy cząstki poruszają się w ośrodku szybciej niż wynosi w nim prędkość światła.
Dwa różne oblicza eksperymentu
Przetestowano dwa identyczne akrylowe cylindry, które zareagowały w odmienny sposób. Pierwszy zgromadził ładunek zgodnie z planem. Po wyjęciu z akceleratora został celowo rozładowany poprzez uderzenie, co wywołało spektakularny widok kontrolowanej „błyskawicy” rozchodzącej się wewnątrz tworzywa i tworzącej równomierne, drzewiaste wzory. Drugi cylinder uległ przedwczesnemu, samoistnemu rozładowaniu jeszcze podczas naświetlania. W efekcie powstały w nim bardziej nieregularne i chaotyczne struktury. Paradoksalnie, oba wyniki są fascynujące, ponieważ pokazują różne ścieżki, jakie może przybrać to samo zjawisko fizycznego rozkładu. Warto zauważyć, że zakrzywienie ścianek cylindra działa jak soczewka, powiększając widziany wzór. To dlatego wewnętrzne wyładowania wydają się większe i bardziej dramatyczne niż są w rzeczywistości, chociaż fizycznie są to puste, rurkowate kanały.
Istnieją oczywiście inne, znacznie bardziej dostępne metody tworzenia figur Lichtenberga, jak użycie transformatora z mikrofalówki. Metoda ta zyskała jednak miano jednego z najniebezpieczniejszych „hacków” w sieci ze względu na śmiertelne ryzyko porażenia prądem. Eksperyment z akceleratorem, choć wymaga dostępu do wyspecjalizowanego i drogiego sprzętu, jest pod tym względem bezpieczniejszy, a jego efekty wizualne są nieporównywalne.