Atualizado 22 de maio de 2025 por Sergio A. Loiola
Este laser de micro-ondas de diamante roxo, denominados “Maser”, promovem a amplificação de micro-ondas de baixo ruído em mais de mil vezes.
Podem ser a chave para detectar sinais do espaço profundo, comunicação com espaçonaves distantes, e até de possíveis comunicações entre civilizações distantes nas buscas da AstroBioliogia.
Ao amplificar drasticamente os sinais de micro-ondas esse amplificador parece ter saído da ficção científica: ele usa um diamante roxo em um tubo de quartzo exposto a um campo magnético intenso.
O sistema cria um maser, o equivalente de micro-ondas de um laser, usado para amplificar sinais fracos de micro-ondas e rádio.
Os amplificadores são muito úteis e não apenas para concertos de música. Com a tecnologia certa, qualquer sinal pode ser tornado mais claro.
Um exemplo são os sinais das sondas Voyager, que continuam a se comunicar com a Terra quatro décadas após o início de sua missão, agora no espaço interestelar.
Seus amplificadores são essenciais para obter o sinal, mas requerem temperaturas muito baixas para operar. O novo Maser de diamante roxo, no entanto, funciona em temperatura ambiente, o que facilitará as comunicações, reduzindo custos.
“As microondas entram no dispositivo e, em seguida, os giros dentro do diamante criam cópias deles, o que na verdade amplifica os sinais de microondas. Idealmente, os sinais de micro-ondas saem muito maiores e com muito pouco ruído no topo”, disse o autor sênior Jarryd Pla, da Universidade de Nova Gales do Sul.
LEIA MAIS
DETECTADO FORTES INDÍCIOS DE VIDA FORA DO SISTEMA SOLAR
EXISTÊNCIA DO PLANETA 9 É UMA CERTEZA ESTATÍSTICA
Crédito da imagem: UNSW/Richard Freeman
Os pesquisadores mostraram que a configuração pode ampliar o sinal por um fator de até 1.000. Ele pode ser usado para receber dados de espaçonaves, mas também de fontes emissoras de micro-ondas, como pulsares, buracos negros e galáxias inteiras, e possíveis comunicações de outras civilizações no espaço profundo.
Amplifica mil vezes sinais ultrabaixos, e reduz drasticamente o ruído térmico sem a necessidade de refrigeração
“Atualmente, amplificadores eletrônicos estão sendo usados para detectar sinais de espaçonaves muito distantes como a Voyager 1, que agora está a mais de 15 bilhões de milhas de distância da Terra, mas ainda enviando dados”, continuou Pla.
“Esses amplificadores são resfriados criogenicamente para reduzir o que é conhecido como ruído térmico, que é o ruído elétrico aleatório gerado pelo movimento dos elétrons nos componentes do amplificador. Caso contrário, esse ruído apenas sobrecarregaria os sinais recebidos.
“Nosso amplificador maser de estado sólido à temperatura ambiente evita todas as complicações e custos de ter que resfriar tudo a temperaturas extremamente baixas e também é muito mais compacto.” Disse o autor sênior Jarryd Pla, da Universidade de Nova Gales do Sul.
O resultado foi um amplificador maser que opera à temperatura ambiente. Usando diamante que hospeda um sistema quântico chamado centro de vacância de nitrogênio.
Os autores afirmam que o ruído adicionado pelos centros de vacância de nitrogênio à medida que amplificam os sinais de micro-ondas é muito baixo e próximo do limite previsto pela mecânica quântica.
As propriedades importantes do amplificador maser, como ganho e largura de banda, podem receber muitas melhorias futuras, e levar o desempenho do dispositivo ao limite quântico.
Desta forma o amplificador maser poderá ser o dispositivo ideal para detecção de micro-ondas de baixo ruído em aplicações como comunicação no espaço profundo, radioastronomia e espectroscopia de ressonância de spin.
LEIA MAIS
NOVA SIMULAÇÃO REFORÇA INDÍCIOS DE PLANETA 9
INCRÍVEIS ROTAS GRAVITACIONAIS NO SISTEMA SOLAR PODE ACELERAR VIAGENS ESPACIAIS
A cor do diamante não é por razões estéticas
A escolha do diamante roxo é causada por defeitos específicos chamados centros de vacância de nitrogênio (NV), onde um átomo de nitrogênio é colocado no lugar de um átomo de carbono próximo a um ponto vazio. Esses sistemas de spin, como são chamados, são a chave para a amplificação. Adicionar muitas dessas imperfeições é a chave para a tecnologia, por isso o diamante é roxo.
“Na verdade, precisamos tornar os diamantes mais roxos”, explicou o autor principal Tom Day. “A cor roxa é realmente causada pela luz vermelha emitida pelos centros NV (vacância de nitrogênio). Fazer amostras mais escuras significa mais centros NV, o que, em última análise, produz níveis mais altos de ganho e níveis mais baixos de ruído e torna os sinais amplificados mais claros. Jarryd Pla, da Universidade de Nova Gales do Sul.
A equipe afirmou que há desafios para tornar o dispositivo ainda melhor, mas ele pode estar disponível comercialmente em apenas alguns anos.
Política de Uso
A reprodução de matérias é livre mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
HISTÓRICO: DIAMANTE ROXO DETECTA SINAIS ULTRABAIXOS E AMPLIA MIL VEZES
Fonte
Physical Review X
