O laser superpuro já está sendo incorporado nos relógios atômicos, aumentando significativamente sua precisão. [Imagem: PTB]
Laser puro
Teoricamente, a luz laser pode ter apenas uma única cor – uma única frequência ou um único comprimento de onda, como queira.
Na prática a história é diferente e, devido a imperfeições nos materiais e nas técnicas, essa coerência da luz laser é apenas aproximada. A maioria dos lasers atuais emite uma luz em uma faixa de frequências que varia de alguns kHz até vários MHz – não é exatamente um arco-íris, mas ainda estamos longe de onde poderemos chegar.
Agora, uma equipe do Instituto Técnico Federal de Física – o instituto nacional de metrologia da Alemanha – produziu o laser mais próximo do ideal que já havia sido emitido.
O feixe tem uma largura de banda de apenas 10 microHertz (mHz) – o equivalente a 0,01 Hz -, um recorde mundial.
Esta precisão é útil para várias aplicações, como relógios atômicos, espectroscopia de precisão, radioastronomia e para testar a teoria da relatividade.
“Quanto menor a largura de linha do laser, mais precisa a medida da frequência do átomo em um relógio óptico. Este novo laser decisivamente nos permitirá melhorar a qualidade dos nossos relógios [atômicos],” disse o físico Thomas Legero.
Cor mais pura já obtida
Além da largura de linha extremamente estreita do laser, Legero e seus colegas descobriram que a frequência do laser é a mais precisa já obtida – a cor mais pura já obtida em um laser.
Embora a onda de luz oscile aproximadamente 200 trilhões de vezes por segundo, ela só fica fora de sincronia após 11 segundos. Isso é tempo suficiente para que a luz pura percorra uma distância de aproximadamente 3,3 milhões de quilômetros, quase dez vezes a distância entre a Terra e a Lua.
É claro que o esforço não se encerra aqui. A equipe já está de olho em otimizações usando camadas cristalinas adicionais no ressonador de forma a diminuir o ruído termal quando a luz recocheteia continuamente entre os dois espelhos, amplificando-se até produzir o laser – eles acham viável produzir uma laser com uma frequência abaixo de 1 microHz.
Bibliografia:
1.5µm Lasers with Sub-10 mHz Linewidth
D. G. Matei, T. Legero, S. Häfner, C. Grebing, R. Weyrich, W. Zhang, L. Sonderhouse, J. M. Robinson, J. Ye, F. Riehle, U. Sterr
Physical Review Letters
Vol.: 118 (26)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.263202
Autor: Inovação Tecnológica
