Quirk Cósmico De La Física Ahora Descubierto En Una Molécula

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Los científicos han detectado el efecto doppler, una característica de la física que hace que las ondas de sonido o de luz cambien de longitud de onda cuando se liberan de una fuente en movimiento, en la escala de una sola molécula.

Los científicos han detectado el efecto Doppler, una peculiaridad de la física que hace que la sirena de una ambulancia cambie el tono a medida que avanza, en la escala de una sola molécula.

El efecto Doppler se entendió desde 1842 y se utiliza para ayudar a los astrónomos a encontrar planetas lejanos, pero nunca antes se había demostrado en una escala tan pequeña.

La idea detrás del efecto Doppler es simple: cuando un objeto en movimiento emite ondas de sonido o de luz, el movimiento de la fuente hace que la frecuencia de esas ondas cambie. [Las pequeñas partículas más frescas en la naturaleza]

Cuando un objeto se mueve hacia ti, por ejemplo, las ondas se agrupan porque el movimiento de ese objeto cierra la brecha entre las ondas sucesivas (como un acordeón). Este agrupamiento significa que la distancia entre las ondas se reduce y su frecuencia es mayor que si el objeto estuviera quieto.

En las ondas de sonido, un aumento en la frecuencia (equivalente a una disminución en la longitud de onda) corresponde a un tono más alto. En ondas de luz, la frecuencia determina el color: la luz azul tiene una frecuencia más alta que la luz roja, por ejemplo.

Cuando un objeto se aleja de ti, ocurre lo contrario. A medida que la fuente retrocede, sus ondas se espacian a medida que aumenta la distancia entre las ondas.

"¿Alguna vez te ha atrapado en una trampa de velocidad? Sabes lo que es el cambio Doppler entonces", dijo T. Darrah Thomas, profesor emérito de química en la Universidad Estatal de Oregón. "Cuando la luz o cualquier radiación se refleja o se transmite desde un objeto en movimiento, se modifica su longitud de onda. Así es como funciona la trampa de velocidad".

Thomas dirigió un equipo de investigadores que observaron este efecto creado por el movimiento de rotación de una molécula de nitrógeno.

"Hay mucha evidencia del efecto rotatorio Doppler en cuerpos grandes, como un planeta en rotación o una galaxia", dijo Thomas. "Cuando un planeta gira, la luz que proviene de él cambia a una frecuencia más alta en el lado que gira hacia ti y una frecuencia más baja en el lado que gira lejos de ti". El efecto también puede medirse cuando una estrella oscila de un lado a otro, revelando la presencia de un planeta que de otra manera no se ve, que tira de la estrella de esta manera y en torno a su órbita. "Pero esta misma fuerza básica está funcionando incluso a nivel molecular".

Los científicos destruyeron fotones de alta energía en moléculas de nitrógeno. Cuando se golpearon, las moléculas se sacudieron con energía, lo que provocó que liberaran electrones. [Física retorcida: 7 hallazgos alucinantes]

Al medir cuidadosamente las energías de los electrones, los investigadores encontraron que los electrones liberados cuando la molécula estaba girando hacia el detector tenían una energía más alta que los electrones liberados de las moléculas que giraban fuera del detector.

Ahora que los instrumentos científicos están lo suficientemente avanzados como para detectar este cambio, dijo Thomas, los científicos tendrán que comenzar a contabilizarlo en sus mediciones de partículas en experimentos de alta energía.

"No creo que nadie haya hecho la pregunta en particular" antes de ahora, dijo Thomas a WordsSideKick.com. "Es solo una de esas cosas que nadie pensaba buscar".

La investigación se realizó en laboratorios de Japón, Suecia y Francia, y se describe en un artículo publicado en la edición del 13 de mayo de la revista Physical Review Letters.

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