| Terahertz (THz) | Nanohertz (nHz) |
|---|---|
| 1 Terahertz | 1 × 1021 nHz |
| 2 Terahertz | 2 × 1021 nHz |
| 3 Terahertz | 3 × 1021 nHz |
| 4 Terahertz | 4 × 1021 nHz |
| 5 Terahertz | 5 × 1021 nHz |
| 10 Terahertz | 1 × 1022 nHz |
| 20 Terahertz | 2 × 1022 nHz |
| 25 Terahertz | 2.5 × 1022 nHz |
| 50 Terahertz | 5 × 1022 nHz |
| 100 Terahertz | 1 × 1023 nHz |
| Referência | Terahertz (THz) | Nanohertz (nHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 5 × 10-11 THz | 5 × 1010 nHz |
| Concert pitch A above middle C | 4.4 × 10-10 THz | 4.4 × 1011 nHz |
| An FM radio station | 0.0001 THz | 1 × 1017 nHz |
| A Wi-Fi band | 0.0024 THz | 2.4 × 1018 nHz |
| A desktop processor clock | 0.003 THz | 3 × 1018 nHz |
O terahertz é uma unidade de frequência igual a um bilião de hertz. O seu símbolo é THz. Ocupa a lacuna entre as frequências de rádio mais altas e a luz infravermelha mais baixa, uma região que durante quase todo o século XX foi tão difícil de gerar ou detetar que ficou conhecida como a lacuna dos terahertz.
A dificuldade era prática e não teórica. Os osciladores eletrónicos ficam sem velocidade acima de umas centenas de gigahertz porque os portadores de carga não respondem com rapidez suficiente, ao passo que as fontes óticas como o laser perdem rendimento abaixo do infravermelho. A banda intermédia não tinha tecnologia cómoda de nenhum dos lados, e foi durante décadas a parte menos explorada do espetro eletromagnético.
Isso mudou com os lasers ultrarrápidos e as antenas fotocondutoras, que geram impulsos de terahertz iluminando um semicondutor com um impulso laser de poucos femtossegundos. A espetroscopia de terahertz no domínio do tempo mede hoje a resposta dos materiais ao longo da banda, e a técnica tornou-se ferramenta corrente na ciência dos materiais.
O rastreio de segurança é a aplicação mais conhecida. A radiação de terahertz atravessa roupa, papel, plástico e cerâmica mas é travada pelo metal e absorvida pela água, e a sua energia por fotão é demasiado baixa para ionizar seja o que for, pelo que consegue formar imagens de objetos escondidos sem os riscos dos raios X. Os pórticos corporais dos aeroportos funcionam segundo este princípio.
A espetroscopia molecular usa a banda porque muitas moléculas grandes têm aqui modos de rotação e de vibração. Os explosivos e as drogas apresentam assinaturas de terahertz características, e a técnica serve no controlo de qualidade farmacêutico para distinguir formas cristalinas que outros métodos tornam idênticas. A conservação de arte aplica-a para ver sob as camadas de tinta sem tocar numa tela.
A astronomia observa a estas frequências a partir de sítios altos e secos ou de órbita, porque o vapor de água atmosférico absorve fortemente a radiação de terahertz. O pó frio e o gás molecular das regiões de formação estelar radiam aqui, razão pela qual se constroem observatórios em grande altitude no Chile e no polo sul.
A investigação em comunicações começou a entrar na banda. As taxas de dados crescem com a largura de banda disponível, e há muito mais espaço acima dos 100 giga-hertz do que abaixo, pelo que laboratórios demonstraram ligações sem fios a transportar centenas de gigabits por segundo em frequências que se aproximam do tera-hertz. O obstáculo é que o vapor de água absorve fortemente estas ondas, limitando uma ligação a algumas centenas de metros com ar limpo e a muito menos sob chuva. Isso confina a técnica a saltos curtos: ligações entre antenas de cobertura, ligações dentro de um centro de dados, ou o último troço entre um poste de iluminação e um edifício, e não algo parecido com uma radiodifusão.
Um terahertz equivale a um bilião de hertz, a 1000 gigahertz ou a um comprimento de onda de cerca de 0,3 milímetros.
O nano-hertz é uma unidade de frequência igual a um mil milionésimo de hertz. O seu símbolo é nHz. Um nano-hertz é um ciclo a cada mil milhões de segundos, pouco menos de trinta e dois anos, pelo que uma única oscilação a esta frequência dura mais do que a maioria das carreiras.
Quase nada a usa, e então, em 2023, tornou-se uma das unidades mais discutidas da física. Várias colaborações de redes de cronometragem de pulsares, a trabalhar de forma independente em quatro continentes, relataram indícios de um fundo de ondas gravitacionais na banda dos nano-hertz. O sinal parece vir de pares de buracos negros supermassivos que se orbitam mutuamente nos centros de galáxias fundidas ao longo de toda a história do universo.
A técnica de medição é notável. Os pulsares de milissegundo são estrelas de neutrões que giram centenas de vezes por segundo e emitem um feixe que varre a Terra com regularidade extraordinária, rivalizando com relógios atómicos. Uma onda gravitacional que atravessa a galáxia estica e comprime o espaço entre a Terra e cada pulsar, alterando os tempos de chegada dos impulsos em algumas centenas de nanossegundos. Vigiando dezenas de pulsares durante duas décadas e procurando um padrão específico de correlação entre eles, os astrónomos detetam ondas cujos comprimentos se medem em anos-luz.
Nenhum instrumento poderia funcionar de outro modo a estas frequências. Um detetor tem de ter tamanho comparável ao comprimento de onda que procura, e uma onda gravitacional de um nano-hertz tem um comprimento de dezenas de anos-luz. A própria galáxia é o aparelho, e os pulsares são as suas marcas.
A unidade aparece noutros lugares apenas nos mais lentos dos ciclos naturais. A precessão do eixo da Terra leva cerca de 26 000 anos, aproximadamente 1,2 nano-hertz. As variações orbitais de excentricidade, obliquidade e precessão que marcam o ritmo das glaciações, os ciclos de Milankovitch, vão de cerca de 0,5 nano-hertz até um décimo disso.
Abaixo do nano-hertz o conceito de frequência torna-se forçado, porque nada foi observado durante tempo suficiente para se ver um ciclo completo, e o valor deduz-se da teoria em vez de ser contado.
Um nano-hertz equivale a 0,000000001 hertz, a um ciclo a cada mil milhões de segundos ou a 0,001 micro-hertz.