Cosmic Time Synchronizer (CTS)

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Le attuali tecnologie e infrastrutture automatizzate, continuano a progredire in complessità, con sempre maggiori requisiti di sincronizzazione, sia in termini di prestazioni, che di sicurezza ed affidabilità. Soprattutto nell'ultimo decennio, si è raggiunto un livello di maturazione tecnologica per la quale la sincronizzazione temporale a livello dei microsecondi o dei nanosecondi, sta diventando il riferimento in diversi ambiti di tipo economico, delle infrastrutture e della vita quotidiana, soprattutto all’alba dell’avvento delle comunicazioni 5G. 

L’attuale disponibilità di orologi atomici o di sistemi PNT (Position, Navigation, Timing), come i sistemi di navigazione satellitare GNSS (Global Navigation Satellite Systems), viene ampiamente incontro alle già menzionate esigenze, sebbene con alcuni limiti, principalmente legati a costi, prestazioni, sicurezza ed affidabilità. A titolo d'esempio, l’utilizzo capillare di orologi atomici ad alte prestazioni non sempre è percorribile, principalmente per ragioni di costo. Di converso, una soluzione ampiamente utilizzata, in quanto economicamente più accessibile e dalle prestazioni ragguardevoli, è l’utilizzo dei sistemi GNSS, specialmente (e non esclusivamente) in relazione al disciplinamento di oscillatori atomici di costo inferiore. Nonostante i notevoli punti di forza di questa tecnologia, il fatto che essa sia basata sull’utilizzo di segnali satellitari, la rende potenzialmente poco sicura, a causa di possibili azioni di jamming o spoofing, effettuate con intenzioni malevole o semplicemente involontarie. Inoltre, tali tecniche non possono essere utilizzate in ambienti sotterranei od in immersione.

La tecnica di sincronizazione muografica CTS (Cosmic Time Synchronizer), basata sull’utilizzo di muoni derivati da sciami cosmici relativistici ed ideata dall'Università di Tokyo, sebbene ancora ad uno stadio prototipale, può rappresentare una soluzione complementare od alternativa a quelle esistenti, in funzione delle necessità e dei requisiti dell'utente finale. 

Recentemente, un gruppo di ricercatori afferenti al MUOGRAPHIX, Università di Tokyo e all'organizzazione internazionale Virtual Muography Institute (VMI), con la collaborazione dell’INRIM e di colleghi affiliati CERN, INFN e CREF (Centro di Ricerca Enrico Fermi), hanno condotto una valutazione delle prestazioni di tale tecnica, su misure reali ottenute attraverso un sistema di misura installato presso i Laboratori dell’Università di Tokyo. 

I risultati ottenuti, sebbene preliminari, sono particolarmente promettenti, mettendo in luce capacità di sincronizzazione a livello di alcune decine di nanosecondi (i.e. 30 ns, SD, 1σ) in termini di precisione, su di una distanza 60 metri, in ambiente interno (con elementi in muratura in cemento armato, di 30 cm), simulando un contesto reale ove ne risulti impossibile l’utilizzo dei sistemi GNSS.

Per maggiori informazioni: Cell Press iScience  |  UTokyo