Conversione da Nanohertz a Gigahertz

Informazioni sul Nanohertz (nHz)

Il nanohertz è un’unità di frequenza pari a un miliardesimo di hertz. Il suo simbolo è nHz. Un nanohertz è un ciclo ogni miliardo di secondi, poco meno di trentadue anni, sicché una sola oscillazione a questa frequenza dura più della maggior parte delle carriere.

Quasi nulla la usa, e poi nel 2023 è divenuta una delle unità più discusse della fisica. Diverse collaborazioni di reti di cronometraggio di pulsar, al lavoro in modo indipendente su quattro continenti, hanno riferito indizi di un fondo di onde gravitazionali nella banda dei nanohertz. Il segnale sembra provenire da coppie di buchi neri supermassicci che si orbitano a vicenda nei centri di galassie fuse lungo l’intera storia dell’universo.

La tecnica di misura è notevole. Le pulsar al millisecondo sono stelle di neutroni che ruotano centinaia di volte al secondo ed emettono un fascio che spazza la Terra con regolarità straordinaria, rivaleggiando con gli orologi atomici. Un’onda gravitazionale che attraversa la galassia stira e comprime lo spazio fra la Terra e ciascuna pulsar, spostando i tempi di arrivo degli impulsi di qualche centinaio di nanosecondi. Osservando decine di pulsar per due decenni e cercando uno specifico schema di correlazione fra esse, gli astronomi rivelano onde le cui lunghezze si misurano in anni luce.

A queste frequenze nessuno strumento potrebbe funzionare altrimenti. Un rivelatore deve avere dimensioni paragonabili alla lunghezza d’onda cercata, e un’onda gravitazionale da un nanohertz ha una lunghezza di decine di anni luce. La galassia stessa è l’apparato, e le pulsar ne sono i riferimenti.

Altrove l’unità compare solo nei più lenti dei cicli naturali. La precessione dell’asse terrestre impiega circa 26 000 anni, all’incirca 1,2 nanohertz. Le variazioni orbitali di eccentricità, obliquità e precessione che scandiscono le glaciazioni, i cicli di Milankovitch, vanno da circa 0,5 nanohertz fino a un decimo di quel valore.

Sotto il nanohertz il concetto stesso di frequenza si fa angusto, perché nulla è stato osservato abbastanza a lungo da vedere un ciclo intero, e il valore si deduce dalla teoria anziché essere contato.

Un nanohertz equivale a 0,000000001 hertz, a un ciclo ogni miliardo di secondi o a 0,001 microhertz.

Informazioni sul Gigahertz (GHz)

Il gigahertz è un’unità di frequenza pari a un miliardo di hertz. Il suo simbolo è GHz. È l’intervallo delle comunicazioni senza filo moderne e del clock interno di ogni calcolatore attuale, e quasi nulla di ciò che vi si trova era di uso quotidiano prima degli anni novanta.

Il wi-fi occupa due bande principali, a 2,4 e 5 gigahertz, con una banda più recente vicino a 6. La banda dei 2,4 è affollata perché è libera da licenza quasi ovunque e condivisa con il Bluetooth, i telefoni cordless e i forni a microonde, che lavorano a 2,45 gigahertz perché lì le molecole d’acqua assorbono efficacemente energia. La banda dei 5 offre più canali e velocità maggiori, ma è assorbita più fortemente dalle pareti e copre quindi un’area minore.

La telefonia mobile attraversa tutto l’intervallo. Le generazioni precedenti usarono bande sotto 1 gigahertz per la loro lunga portata dentro gli edifici e attraverso le campagne, mentre le assegnazioni più recenti a 1,8, 2,6 e 3,5 gigahertz portano più dati su distanze più brevi. Più alta è una frequenza, più larghezza di banda è disponibile e meno essa penetra, e ogni generazione di rete è una trattativa fra questi due fatti.

Le frequenze di clock dei calcolatori entrarono nei gigahertz attorno al 2000 e si fermarono vicino a quattro pochi anni dopo. Il limite è termico: la dissipazione di potenza cresce ripidamente con la frequenza, e oltre i quattro gigahertz circa un processore al silicio convenzionale non riesce a smaltire il calore. I guadagni di prestazione da allora sono venuti dall’aggiungere nuclei, dall’allargare l’emissione di istruzioni e dal migliorare le gerarchie di memoria, non dall’alzare il clock.

I collegamenti via satellite, il radar e la radioastronomia lavorano tutti qui. Il radar meteorologico opera di norma fra 2,7 e 5,6 gigahertz, quello del controllo del traffico aereo in bande simili, e la radiazione di fondo a microonde che riempie l’universo ha il massimo vicino a 160 gigahertz, ben sopra l’intervallo delle comunicazioni terrestri.

I sistemi a onde millimetriche a 24 gigahertz e oltre servono al radar anticollisione delle automobili e alle bande di maggiore capacità delle reti mobili. Le loro lunghezze d’onda molto corte permettono antenne piccole e velocità di trasmissione enormi, ma quasi tutto le blocca, compresi la pioggia e il fogliame.

Un gigahertz equivale a un miliardo di hertz, a 1000 megahertz o a 0,001 terahertz.