sábado, 28 de abril de 2012

Os relógios atómicos mais precisos do mundo vão poder ser sincronizados via fibra óptica


A sincronização dos relógios atómicos é essencial à investigação em física 

Hoje em dia, costumamos sincronizar, via satélite ou Internet, o relógio do nosso computador ou telemóvel a partir de um relógio "central". Mas quando se trata de sincronizar relógios atómicos, isso não chega. 

É que mesmo se, devido ao "ruído" no canal de comunicação, a hora dos nossos relógios sofre algumas perturbações de transmissão, uma deriva de segundos ou mesmo de minutos nunca terá, na maior parte dos casos, um grande impacto no nosso dia-a-dia. 

Mas no caso de experiências que requerem grande precisão, qualquer ínfima deriva na hora que marcam os relógios pode ter consequências mais graves. Recorde-se, por exemplo, que a recente detecção de neutrinos supostamente mais rápidos do que a luz, que a serem reais teriam posto em causa a Teoria da Relatividade de Einstein, se deveu a um simples erro de sincronização, da ordem dos 60 nanossegundos, causado por uma ligação deficiente entre um computador e o GPS. Um erro que demorou meses a ser identificado...

E quando se trata de sincronizar entre si relógios atómicos, os aparelhos de medição do tempo mais precisos do mundo, a situação torna-se ainda mais delicada. Porém, este tipo de problemas poderá estar em vias de resolução. Uma equipa de investigadores alemães conseguiu transmitir, ao longo de centenas de quilómetros de fibra óptica, a frequência do “tiquetaque” de um dos relógios atómicos mais precisos do mundo com uma fidedignidade 1000 vezes superior à dos satélites de telecomunicações. O êxito do teste, realizado por cientistas do Instituto Alemão de Metrologia (PTB) em Braunschweig e do Instituto Max Planck de Óptica Quântica de Garching, foi anunciado esta sexta-feira na revista Science e tem importantes implicações para a investigação de base em física, da cosmologia à física quântica, uma vez que mostra que deverá ser possível sincronizar este tipo de relógios a nível mundial através de uma rede física de telecomunicações ópticas.

A mais recente geração de relógios atómicos, ditos ópticos porque funcionam em frequências de luz visível, tem um “tiquetaque” tão regular que, segundo um comunicado daScience, “a sua deriva é de apenas um segundo num período de tempo equivalente à idade do Universo” (15 mil milhões de anos!). Dito por outras palavras, as frequências dos batimentos de qualquer um destes relógios são idênticas entre si até a 18ª casa decimal. O problema que se põe então é o de como sincronizar estes relógios, visto que a transmissão da frequência do seu tiquetaque via satélite apenas é fidedigna, no melhor dos casos, até à 15ª casa decimal. 

Mas agora, Katharina Predehl e colegas, após vários anos de trabalho e de testes, conseguiram fazer viajar um feixe laser, vindo de um relógio atómico instalado no Instituto de Metrologia, pelo interior de 920 km de fibra óptica subterrânea e até a um receptor situado nas instalações do Max Planck, a 600 km de lá. 

Para evitar a perda de força do sinal, foram instaladas unidades de amplificação óptica, especialmente desenvolvidas para o efeito, ao longo de todo o percurso da fibra. E também foi necessário detectar e compensar os erros introduzidos na frequência do sinal luminoso por perturbações mecânicas, acústicas ou térmicas que podiam decorrer de variações de temperatura ou das vibrações produzidas pela circulação automóvel e as obras em curso na vizinhança da fibra óptica. 

O resultado foi espectacular: a margem de erro na frequência do sinal, à chegada ao destino, em Garching, revelou ser equivalente a uma deriva de apenas 0,4 trilionésimos de segundo (0,0000000000000000004 segundo).

Com base nestes resultados mais que promissores, Predehl sugere a criação de uma rede mundial de relógios ópticos. “É esse o sonho”, diz, citada pela revista New Scientist. Já estão aliás em curso, salienta, reuniões para a construção de uma rede europeia.

fonte: Público

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