Kosmische Intelligenz Der Physik Jetzt In Einem Molekül Entdeckt

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Wissenschaftler haben den dopplereffekt - eine eigenart der physik - entdeckt, die bewirkt, dass schall- oder lichtwellen in der wellenlänge verschoben werden, wenn sie von einer sich bewegenden quelle abgegeben werden - auf der skala eines einzelnen moleküls.

Wissenschaftler haben den Dopplereffekt - eine Eigenart der Physik - entdeckt, die die Tonhöhe einer Ambulanz ändert, wenn sie vorbeifährt - auf der Skala eines einzelnen Moleküls.

Der Dopplereffekt ist seit 1842 bekannt und wird verwendet, um Astronomen dabei zu helfen, weit entfernte Planeten zu finden, aber es wurde noch nie zuvor in so kleinem Maßstab gezeigt.

Die Idee hinter dem Doppler-Effekt ist einfach: Wenn ein sich bewegendes Objekt entweder Schall- oder Lichtwellen ausstrahlt, ändert die Bewegung der Quelle die Frequenz dieser Wellen. [Die coolsten kleinen Teilchen in der Natur]

Wenn sich ein Objekt beispielsweise auf Sie zu bewegt, bündeln sich die Wellen, da die Bewegung des Objekts die Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Wellen (wie ein Akkordeon) schließt. Diese Bündelung bedeutet, dass der Abstand zwischen den Wellen kleiner wird und ihre Frequenz höher ist, als wenn das Objekt still sitzen würde.

Bei Schallwellen entspricht eine Frequenzzunahme (entspricht einer Abnahme der Wellenlänge) einer höheren Tonhöhe. Bei Lichtwellen bestimmt die Frequenz die Farbe: Blaues Licht hat eine höhere Frequenz als beispielsweise rotes Licht.

Wenn sich ein Objekt von Ihnen wegbewegt, geschieht das Gegenteil. Wenn sich die Quelle zurückzieht, wird der Abstand zwischen den Wellen größer.

"Waren Sie jemals in einer Geschwindigkeitsfalle gefangen? Sie wissen, was die Doppler-Verschiebung ist", sagte T. Darrah Thomas, emeritierter Professor für Chemie an der Oregon State University. "Wenn Licht oder Strahlung von einem sich bewegenden Objekt reflektiert oder übertragen wird, wird seine Wellenlänge verschoben. So funktioniert die Geschwindigkeitsfalle."

Thomas leitete ein Forscherteam, das diesen Effekt durch die Rotationsbewegung eines Stickstoffmoleküls beobachtete.

"Es gibt viele Hinweise auf den Rotations-Doppler-Effekt in großen Körpern, wie einem sich drehenden Planeten oder einer Galaxie", sagte Thomas. "Wenn sich ein Planet dreht, verschiebt sich das von ihm kommende Licht auf der sich zu Ihnen drehenden Seite zu einer höheren Frequenz und auf der von Ihnen weg rotierenden Seite zu einer niedrigeren Frequenz." Der Effekt kann auch gemessen werden, wenn ein Stern hin und her wackelt und die Anwesenheit eines ansonsten unsichtbaren Planeten sichtbar wird, der den Stern auf diese Weise und auf seiner Umlaufbahn zieht. "Aber diese grundlegende Kraft wirkt auch auf molekularer Ebene."

Die Wissenschaftler sprengten hochenergetische Photonen in Stickstoffmoleküle. Wenn die Moleküle getroffen wurden, wurden sie mit Energie geschüttelt, wodurch Elektronen freigesetzt wurden. [Verdrehte Physik: 7 Erkenntnisse, die den Geist beeinflussen]

Durch sorgfältiges Messen der Energien der Elektronen fanden die Forscher heraus, dass Elektronen, die freigesetzt wurden, wenn sich das Molekül zum Detektor drehte, eine höhere Energie aufwiesen als Elektronen, die von Molekülen freigesetzt wurden, die sich vom Detektor wegdrehten.

Nun, da die wissenschaftlichen Instrumente so weit fortgeschritten sind, dass diese Veränderung erkannt werden kann, müssten die Wissenschaftler bei der Messung von Partikeln in Hochenergie-Experimenten damit rechnen.

"Ich glaube nicht, dass irgendjemand diese Frage speziell gestellt hat", sagte Thomas gegenüber WordsSideKick.com. "Es ist nur eines dieser Dinge, nach denen niemand gedacht hätte."

Die Forschung wurde in Laboratorien in Japan, Schweden und Frankreich durchgeführt und ist in einer Arbeit beschrieben, die in der Zeitschrift Physical Review Letters vom 13. Mai veröffentlicht wurde.

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