Observat l'efecte Doppler rotacional molecular

Aquesta no és la primera vegada que observem un efecte Doppler en l'espectre de les molècules, però és la primera vegada que s'evidència la part vinculada a la rotació de la molècula. Aquesta primícia mundial va ser possible gràcies a la línia lluminosa de les Plèiades del Sincrotró Soleil.

Fotocomposició de C. Doppler vestit amb la disfressa de l'efecte que du
el seu nom, del personatge Sheldon Cooper (BBT). Crèdit: ilustracionmedica.es

El 25 de maig de 1842, a la Royal Academy of Sciences de Bohèmia, Christian Doppler va presentar un document titulat On the Colored Light of Double Stars i Other Stars of Heaven. El físic austríac va explicar la influència de la velocitat d'un objecte en la freqüència de llum que emetia per a un observador en repòs. Encara que conté diversos errors, l'article planteja una idea que la experimentació verificarà i que serà de gran importància per el desenvolupament de l'astrofísica i avui en dia aplicat per a la detecció d'exoplanetes.

No obstant això, no va ser fins el 1845 que el químic i meteoròleg holandès Buys Ballot va demostrar experimentalment el que avui es coneix com l'efecte Doppler, però amb el so. L'efecte amb les ones de llum es va tornar a descobrir experimentalment per Hyppolyte Fizeau i és per això que habitualment parlem sobre l'efecte Doppler en l'ecografia i l'efecte Doppler-Fizeau en astrofísica.

El Sincrotró Soleil, aquest instrument gegantí, obre les portes als científics
al que és infinitament petit. Produeix una llum summament poderosa que
permet explorar el nucli de la matèria.Crèdit: Synchrotron Soleil-Dailymotion

Efecte Doppler i rotacions

Encara que l'efecte Doppler-Fizeau s'utilitza àmpliament per mesurar la velocitat dels cossos celestes, també es manifesta a escala d'àtoms i molècules. Així, l'agitació tèrmica en un gas causa un allargament espectral de les línies dels àtoms o molècules del gas. Però això és estrictament un efecte Doppler-Fizeau de la traslació. En teoria, el fet que un àtom o una molècula puguin considerar-se com a objectes auto-rotatoris, subjectes a restriccions a les imatges clàssiques imposades per la mecànica quàntica en el món dels àtoms, han de donar lloc a un efecte rotacional Doppler.

Podem observar aquest efecte rotacional Doppler en el món de les molècules. Un equip internacional de físics francesos, japonesos, americans i finlandesos, que utilitza la línia lluminosa de les Plèiades del Sincrotró Soleil, per primera vegada ha aconseguit posar-lo en evidència.

Els investigadors van utilitzar un mètode d'espectroscòpia fotoelectrònica per mesurar l'ampliació espectral en l'espectre de l' energia cinètica dels electrons expulsats a partir de molècules de nitrogen en rotació, tal com s'explica en l'article publicat a la revista Physical Review Letters i al lloc web del sincrotró Soleil.

Ho he vist aquí