Espaço

Batido recorde mundial do menor tempo já medido

Batido recorde mundial do menor tempo já medido
A luz é uma onda eletromagnética de frequência muito alta. Na faixa do visível, uma única oscilação pode durar entre 1.200 e 2.500 attossegundos. [Imagem: Koke et al./Nature Photonics]

A decomposição do tempo

Acostumados com relógios por todos os lados, parece ser difícil para uma pessoa do século 21 entender porque, há apenas algumas centenas de anos, acreditava-se que o tempo era uma entidade por si só, coesa, impossível de ser decomposta em unidades menores, com a distância ou a temperatura.

O surgimento da ciência moderna, com a necessidade de tudo medir e de tudo aferir, devidamente acompanhada de réguas, barômetros e, finalmente, relógios, jogou esse pressuposto por terra, mostrando que o tempo também podia ser quebrado em unidades menores e medido com precisão.

Recorde do menor tempo

Agora, cientistas alemães levaram essa precisão a um limite inimaginável eventualmente até pelos cidadãos do século 21.

Günter Steinmeyer e seus colegas do Instituto Max Born demonstraram a capacidade de medir o tempo com uma incerteza de 12 attossegundos. Um attossegundo equivale a 10-18 segundos, ou 0,000000000000000001 segundo.

Um piscar de olhos é literalmente uma eternidade para eventos que acontecem nessa escala temporal - 1 attossegundo está para 1 segundo assim como 1 segundo está para a idade do Universo.

Este é o novo recorde mundial para o menor intervalo de tempo já medido.

Escala atômica do tempo

Equivalente a 1/200 do comprimento de onda da luz, a medição representa a metade da escala atômica de tempo, que é de 24 attossegundos.

A escala atômica de tempo marca os processos mais rápidos que ocorrem na camada externa de um átomo, significando que o aumento agora alcançado na precisão da medição de intervalos deverá impactar positivamente na pesquisa dos processos mais rápidos que ocorrem na natureza.

A capacidade para medir tempos cada vez menores tem grande importância prática nos laboratórios, permitindo a observação dos passos intermediários das reações químicas importantes, como a fotossíntese, e para a codificação de um volume maior de informações em um único pulso de luz.

Pulsos ultracurtos de luz

Batido recorde mundial do menor tempo já medido
O complexo aparato óptico utilizado para gerar os pulsos de luz mais curtos já feitos. [Imagem: Leitenstorfer Lab/Konstanz]

A luz é uma onda eletromagnética de frequência muito alta. Na faixa do visível, uma única oscilação pode durar entre 1.200 e 2.500 attossegundos. Usando laser, contudo, é possível gerar pulsos ultracurtos, contendo algumas poucas dessas oscilações.

Entra em cena, então, um outro feito de uma outra equipe, também da Alemanha.

Guenther Krauss e seus colegas da Universidade de Konstanz criaram um pulso de luz de apenas 4,3 femtossegundos de duração na faixa do infravermelho - 1 femtossegundo equivale a 1.000 attossegundos.

Enquanto a primeira equipe precisou estabilizar a duração dos seus pulsos de luz para conseguir fazer medições com precisão de attossegundos, o Dr. Krauss afirma que sua equipe já está se aproximando da meta de fazer pulsos individuais nessa escala, o que deverá baixar ainda mais o recorde de tempo mais curto já medido.

Internet e reações químicas

Um pulso de luz normalmente é formado por muitos ciclos de campos elétricos e magnéticos variando suavemente ao longo de uma faixa de frequências.

Usando fibras ópticas especiais, prismas e outros elementos de uma óptica bastante complexa, é possível comprimir um pulso de luz para que ele tenha durações temporais muito curtas - eventualmente chegando a um único ciclo, com somente um comprimento de onda completo.

Uma das razões para se fazer isso é que mais dados podem ser codificados em um sinal com um intervalo de tempo dado. Por exemplo, com pulsos de luz tão curtos quanto os obtidos agora, a taxa de transmissão de dados via internet poderia alcançar 100 terabits por segundo.

Outra aplicação importante dos pulsos ultracurtos de luz é que eles podem servir como uma luz estroboscópica para fazer filmagens de eventos de duração muito curta, como o movimento e as interações das moléculas durante as reações químicas.

Bibliografia:

Direct frequency comb synthesis with arbitrary offset and shot-noise-limited phase noise
Sebastian Koke, Christian Grebing, Harald Frei, Alexandria Anderson, Andreas Assion, Günter Steinmeyer
Nature Photonics
9 May 2010
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2010.91

Single-Cycle Light Pulses from a Compact Er: Fiber Laser
Günther Krauss, Tobias Hanke, Alexander Sell, Stefan Eggert, Rupert Huber, Alfred Leitenstorfer
Nature Photonics
May 19 2010
Vol.: Section CLEO 08




Outras notícias sobre:

Mais Temas