Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Экспериментально зарегистрирована «память» броуновского движения.
14.10.2011

Экспериментально зарегистрирована «память» броуновского движения.

Оценка: 0.0    1380 1 Наука и Технологии
05:41
http://earth-chronicles.ru/Zenger/News001/135/a2.jpg

14.10.11 Сотрудники Университета Эрлангена — Нюрнберга (Германия) и Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) представили экспериментальные свидетельства того, что броуновское движение (БД) частицы в вязкой среде становится процессом с «памятью».

Броуновским, напомним, называют беспорядочное движение небольших частиц, на которые воздействуют молекулы окружающей среды — жидкости или газа. Причиной БД становятся флуктуации давления: окружающие молекулы совершают тепловое движение и наносят частице нескомпенсированные удары, заставляя её скорость быстро меняться по величине и направлению. Классическую теорию этого процесса сформулировали Альберт Эйнштейн и польский физик Мариан Смолуховский, показавшие, что среднее значение квадрата смещения броуновской частицы прямо пропорционально времени и температуре и обратно пропорционально вязкости среды, размеру частицы и постоянной Авогадро.

Одним из очевидных способов проверки формулы был бы расчёт постоянной Авогадро по результатам наблюдений за перемещениями частицы. Именно это в начале ХХ века и проделал лауреат Нобелевской премии Жан Батист Перрен, доказавший, что теория Эйнштейна — Смолуховского работает.

В дальнейшем было установлено, что традиционная теория даёт удовлетворительные результаты в большинстве практически важных случаев, но всё же является приближённой, поскольку тепловая сила, действующая на частицу, в ней считается стохастической и характеризуется белым шумовым спектром. Когда плотности среды и частицы сближаются, это условие не выполняется, так как БД последней и смещение увлекаемых ею частиц среды начинают заметно влиять друг на друга; аналогичный эффект можно наблюдать на примере пловца, который, резко остановившись, чувствует, как движущаяся жидкость подталкивает его вперёд. У процесса БД, как говорят, появляется гидродинамическая «память», а тепловая сила характеризуется уже не белым, а окрашенным шумовым спектром.

http://earth-chronicles.ru/Zenger/News001/135/a1.jpg
Микроскопическая сфера, захваченная оптическим пинцетом и бомбардируемая молекулами.

Несмотря на то что поправки, связанные с «памятью», давно просчитаны теоретически, измерить спектр теплового шума и оценить его отличие от белого никому пока не удавалось. Авторы решили эту задачу, рассматривая смещения сферы из меламина диаметром в 1 или 1,5 мкм, удерживаемой оптическим пинцетом — пучком излучения лазера на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом, — в растворе ацетона. Показатели преломления меламина и ацетона (1,68 и 1,36) заметно различаются, что увеличило эффективность захвата частицы и позволило наблюдать за её движением в оптический микроскоп.

Описанная установка в целом похожа на коммерческие системы, используемые биофизиками для изучения структуры и принципа работы белков, но её конструкция была оптимизирована с целью увеличения временнóго и пространственного разрешения. Потратив несколько лет на доработку оборудования, германо-швейцарская группа выполнила все необходимые измерения и показала, как гидродинамическая «память» проявляется в броуновском движении.

www

 

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 1

0  
AC 14.10.2011 06:57 [Материал]
С ацетоном перебарщивать не стоит biggrin
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Безумие Covid: нельзя сесть на спасательные суда, пока не сделают прививку
Абсолютное безумие ковид изначально! Не убъёт виру (от Светло3ар)
ВОЗ предупредила об угрозе новых вирусных пандемий
В итоге ... когда процентов 90 населения Земли вым (от Манжур)
Физик привел зрителей в недоумение необычной теорией о происхождении людей
Акромя физики Участник нескольких рок групп, докто (от Манжур)
Названа привычка, отказ от которой продлевает жизнь на 28 лет
Все без исключения экономики строятся на схемах от (от Guest)