Физики экспериментально обнаружили эффект Доплера в излучении отдельных молекул, возникающем из-за их вращения. Хотя теория для подобного явления давно была разработана, данный опыт стал первым успешным ее подтверждением. Для этого пришлось применить сложное оборудование, включая синхротрон.

В обычной жизни мы часто сталкиваемся с эффектом Доплера: достаточно прислушаться к звуку проезжающей машины или поезда или попасться инспекторам ГИБДД – их автомобильные радары основаны именно на этом явлении. А в астрофизике данный эффект применяется для определения скорости движения звезд.

Эксперимент был осуществлен международной командой ученых из Японии, Швеции, Франции и США.

«Некоторые из нас думали об этом раньше, но провести эксперимент чрезвычайно сложно», – говорит профессор Дарра Томас (Darrah Thomas), один из участников исследования.

«Существует множество доказательств наличия эффекта Допплера в больших телах, таких как звезды или галактики. Когда звезда вращается, свет, испускаемый ею, сдвигается в сторону более высоких частот при ее движении на наблюдателя и в сторону меньших частот при удалении. То же самое происходит и на молекулярном уровне», – говорит Томас.

В молекулярных системах есть два источника смещения частот: это поступательное (трансляционный эффект Доплера, наблюдавшийся и ранее) и вращательное движение молекул (вращательный эффект Доплера, наблюдавшийся впервые).

Все они вызывают размытие спектральных линий (поскольку разные молекулы движутся с разными скоростями, в разных направлениях и по-разному вращаясь) и, как выяснили ученые, вращательное движение вносит примерно равный вклад в расширение спектральных линий с поступательным движением.

Предполагается, что полученные данные могут улучшить методы спектроскопии – определения химического состава вещества по его излучению.

«Есть несколько направлений исследований, в которых лучшее понимание вращательного эффекта Доплера в молекулярных системах будет важным. Но по большому счету это просто интересно. Эффект Доплера известен давно, но он никогда не наблюдался во вращающихся молекулах», – признается профессор.