La explotación de estas ondas podría dar lugar a muchas nuevas aplicaciones en campos que van desde imágenes médicas a la astronomía, pero las ondas de terahercios han demostrado ser difícil de producir y estudiar en el laboratorio. Ahora, los químicos de Caltech han creado un dispositivo que genera y detecta las ondas de terahercios en un amplio rango espectral con extrema precisión, lo que le permite ser utilizado como una herramienta sin precedentes para la medición de las ondas de terahercios.
El nuevo dispositivo es un ejemplo de lo que se conoce como un peine de frecuencia, que utiliza láseres pulsados ultrarrápidos, u osciladores, para producir miles de frecuencias únicas de radiación distribuidos uniformemente a través de un espectro como los dientes de un peine. Entonces, los científicos pueden usarlas como gobernantes, alineando los dientes como las marcas de graduación para medir con mucha precisión las frecuencias de luz. Los primeros peines de frecuencia, desarrollado en la década de 1990, ganaron sus creadores (John Hall de JILA y Theordor Hnsch del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y la Universidad Ludwig Maximilians de Munich) el Premio Nobel 2005 de Física. Estos peines, que se originaron en la parte visible del espectro, han revolucionado la forma por la cual los científicos miden la luz, lo que lleva, por ejemplo, al desarrollo de los cronometradores más precisos de hoy, conocidos como los relojes atómicos ópticos.
El equipo de Caltech combina los láseres disponibles comercialmente y la óptica con electrónica hechos a medida para extender esta tecnología a los terahertz, creando un peine de frecuencias de terahercios con una combinación sin precedentes de la cobertura espectral y precisión. Sus miles de "dientes" se espacian uniformemente a través de la mayoría de la región de terahercios del espectro (0,15 a 2,4 THz), dando a los científicos una manera de medir simultáneamente la absorción en una muestra en todas esas frecuencias.
El trabajo se describe en un artículo que aparece en la versión online de la revista Physical Review Letters y fué publicado en la edición de 24 de abril. El autor principal es estudiante de posgrado y de la Fundación Nacional para la Ciencia Ian Finneran, que trabaja en el laboratorio de Geoffrey A. Blake, profesor de cosmoquímica y ciencias planetarias y profesor de química en Caltech.
Blake explica la utilidad del nuevo dispositivo, lo que contrasta con un sintonizador de radio común. "Con las ondas de radio, la mayoría de los sintonizadores permiten concentrarse en y escuchar sólo una estación, o frecuencia, a la vez," dice. "Aquí, en nuestro enfoque de terahercios, podemos separar y procesar más de 10.000 frecuencias a la vez. En un futuro próximo, esperamos topar ese número hasta más de 100.000."
Eso es importante porque la región de terahercios del espectro está lleno de información. Todo en el universo que está más caliente que unos 10 grados Kelvin (-263 grados Celsius) emite radiación de terahercios. Incluso a estas temperaturas muy bajas las moléculas pueden girar en el espacio, produciendo huellas digitales únicas en el terahercios. Los astrónomos que usan telescopios como el Submilimétrico Observatorio de Caltech, el Atacama Large Millimeter Array, y el Observatorio Espacial Herschel están buscando guarderías estelares y discos de formación planetaria en las frecuencias de terahercios, en busca de este tipo de huellas químicas para tratar de determinar los tipos de moléculas que están presentes y por lo tanto disponible para sistemas planetarios. Pero en un solo trozo del cielo, no sería raro encontrar firmas de 25 o más moléculas diferentes.
Para ser capaz de identificar definitivamente moléculas específicas dentro de una maraña de señales de terahercios tales, los científicos primero tienen que determinar las mediciones exactas de las huellas dactilares químicas asociados con diversas moléculas. Esto requiere una fuente precisa de las ondas de terahercios, además de un detector sensible, y el peine de frecuencias de terahercios es ideal para hacer tales mediciones en el laboratorio.
Después de que el dispositivo genera sus decenas de miles de frecuencias iguales de tiempo, las ondas viajan a través de una muestra - en el papel, los investigadores proporcionan el ejemplo de vapor de agua. El instrumento mide lo que la luz pasa a través de la muestra y lo que es absorbida por las moléculas en cada diente a lo largo del peine. Si un diente detectado se acorta, la muestra absorbe esa onda terahertz en particular; Si se trata a través de a la altura de línea de base, la muestra no absorbió a esa frecuencia.
Además de la aplicación en astroquímicos para identificar moléculas en el espacio, el peine de terahercios también será útil para el estudio de interacciones fundamentales entre las moléculas. "El terahertz es único, ya que es realmente la única manera directa de no mirar sólo a las vibraciones dentro de grandes moléculas individuales que son importantes para la vida, sino también a las vibraciones entre diferentes moléculas que regulan el comportamiento de los líquidos como el agua", dice Blake .http://spaceref.com/nasa-hack-space/
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