p Os cientistas demonstraram pela primeira vez como ondas sonoras "torcidas" de uma fonte rotativa podem produzir frequências negativas - semelhante a voltar no tempo. p Uma equipe de pesquisadores internacionais, incluindo físicos da Universidade de Exeter, construíram um sistema capaz de reverter o momento angular de uma onda sonora, observando-a a partir de um quadro giratório.

p O estudo, que também inclui cientistas das Universidades de Glasgow e Illinois Wesleyan nos Estados Unidos, é publicado em jornal Proceedings of the National Academy of Science .

p O efeito Doppler é um fenômeno familiar para qualquer pessoa que tenha observado uma ambulância passando enquanto soava sua sirene.

p Conforme a ambulância se aproxima do observador, as ondas sonoras 'se acumulam', aumentando a frequência das ondas e, assim, fazendo com que o som da sirene aumente de intensidade, um processo conhecido pelos cientistas como 'blueshift'. Uma vez que a ambulância passa, as ondas sonoras "estendem-se", diminuindo sua frequência e diminuindo o tom - conhecido como 'redshift'.

p Professor Miles Padgett, a Cátedra Kelvin de Filosofia Natural da Universidade de Glasgow, disse:"Já sabemos há algum tempo que coisas estranhas acontecem quando o observador hipotético persegue o som emitido por uma sirene de ambulância em velocidades supersônicas e cria o que podemos chamar de frequência 'negativa'.

p "Nessas velocidades, o observador ouviria o som da sirene ao contrário, porque o observador agora está se movendo mais rápido do que o som que estão ouvindo - o som mais recente que ele faz chegará ao observador antes dos que ele fez no passado, o oposto de como o som viaja em velocidades subsônicas. "

p Seja supersônico ou subsônico, o que o hipotético observador de ambulância está observando é mais apropriadamente conhecido como efeito Doppler linear, onde as ondas sonoras estão viajando em linha reta conforme o movimento ocorre entre o objeto e o observador.

p Em 1981, um químico chamado Bruce Garetz demonstrou pela primeira vez o efeito Doppler rotacional, onde as mudanças de frequência ocorrem quando as ondas eletromagnéticas (neste caso, ondas de luz) se movem em um círculo ao redor de um único ponto fixo. Ao contrário dos deslocamentos Doppler lineares, não foi demonstrado que os desvios rotacionais do Doppler geram frequências negativas, uma vez que não há movimento entre o objeto e o observador.

p Em pesquisas anteriores, Pesquisadores de Glasgow exploraram como o deslocamento rotacional Doppler é afetado quando os campos elétricos e magnéticos da luz recebem uma 'torção' do tipo saca-rolhas - uma propriedade conhecida como momento angular orbital, ou 'OAM'. Seu trabalho mostrou que o OAM da luz laser é desviado por Doppler quando atinge uma superfície reflexiva rotativa, e carrega informações sobre a taxa de rotação da superfície.

p Em sua nova pesquisa, eles escolheram explorar como o OAM das ondas sonoras é afetado pela rotação. Para fazer isso, eles organizaram 16 alto-falantes em um círculo, enfrentando dois microfones montados em um anel giratório. Ao organizar os microfones ligeiramente deslocados um do outro, eles podiam medir a magnitude e o OAM direcional das ondas acústicas dos alto-falantes como a amplitude do anel giratório.

p Dr. Dave Phillips, da Universidade de Exeter, acrescentou:"É uma descoberta muito interessante, com aplicações potenciais em uma variedade de disciplinas científicas, incluindo relatividade geral. Estamos ansiosos para continuar explorando as implicações das descobertas no futuro. "

p Dr. Graham Gibson, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Glasgow, um autor principal do artigo, acrescentou:"Descobrimos que poderíamos de fato gerar ondas acústicas com deslocamento Doppler rotacional negativo que reverteram o OAM da onda, que é algo que não foi demonstrado antes - essencialmente, poderíamos reverter a torção das ondas acústicas.

p "Além disso, poderíamos gerar essas frequências negativas enquanto o alcance do anel do nosso microfone está muito baixo, velocidades subsônicas, com uma taxa de rotação de cerca de 25 Hz, algo que é impossível em deslocamentos Doppler lineares. "

p O papel da equipe, intitulado 'Reversão do Momento Angular Orbital decorrente de uma Mudança Doppler Extrema', é publicado em Proceedings of the National Academy of Science .