movimiento browniano
El movimiento browniano , o pedesis (del griego antiguo : πήδησις /pɛ̌ːdɛːsis/ "salto"), es el movimiento aleatorio de partículas suspendidas en un medio (un líquido o un gas ). [2]
Este patrón de movimiento generalmente consiste en fluctuaciones aleatorias en la posición de una partícula dentro de un subdominio fluido, seguido de una reubicación en otro subdominio. Cada reubicación es seguida por más fluctuaciones dentro del nuevo volumen cerrado. Este patrón describe un fluido en equilibrio térmico , definido por una temperatura dada . Dentro de tal fluido, no existe una dirección preferencial de flujo (como en los fenómenos de transporte ). Más específicamente, los momentos lineales y angulares generales del fluido permanecen nulos con el tiempo. Las energías cinéticasde los movimientos brownianos moleculares, junto con los de las rotaciones y vibraciones moleculares, se suman al componente calórico de la energía interna de un fluido (el teorema de Equipartición ).
Este movimiento lleva el nombre del botánico Robert Brown , quien describió por primera vez el fenómeno en 1827, mientras observaba a través de un microscopio el polen de la planta Clarkia pulchella sumergido en agua. En 1905, casi ochenta años después, el físico teórico Albert Einstein publicó un artículo en el que modelaba el movimiento de las partículas de polen como si fueran movidas por moléculas de agua individuales , lo que supuso una de sus primeras contribuciones científicas importantes. [3]La dirección de la fuerza del bombardeo atómico cambia constantemente y, en diferentes momentos, la partícula es golpeada más de un lado que del otro, lo que lleva a la naturaleza aparentemente aleatoria del movimiento. Esta explicación del movimiento browniano sirvió como evidencia convincente de que existen átomos y moléculas y fue verificada experimentalmente por Jean Perrin en 1908. Perrin recibió el Premio Nobel de Física en 1926 "por su trabajo sobre la estructura discontinua de la materia". [4]
Las interacciones de muchos cuerpos que producen el patrón browniano no pueden resolverse mediante un modelo que tenga en cuenta todas las moléculas involucradas. [ cita requerida ] En consecuencia, solo se pueden emplear modelos probabilísticos aplicados a poblaciones moleculares para describirlo. Dos de estos modelos de la mecánica estadística , debido a Einstein y Smoluchowski, se presentan a continuación. Otra clase de modelos puramente probabilísticos es la clase de los modelos de procesos estocásticos . Existen secuencias de procesos estocásticos tanto más simples como más complicados que convergen (en el límite ) al movimiento browniano (ver camino aleatorio y teorema de Donsker ).[5] [6]
El poema científico del poeta y filósofo romano Lucrecio " Sobre la naturaleza de las cosas " (c. 60 a. C.) tiene una descripción notable del movimiento de las partículas de polvo en los versículos 113-140 del Libro II. Él usa esto como una prueba de la existencia de los átomos:
Observa lo que sucede cuando los rayos del sol entran en un edificio y arrojan luz sobre sus lugares sombríos. Verá una multitud de partículas diminutas mezclándose en una multitud de formas... su baile es una indicación real de los movimientos subyacentes de la materia que están ocultos a nuestra vista... Se origina con los átomos que se mueven por sí mismos [es decir, espontáneamente ]. Entonces, esos pequeños cuerpos compuestos que están menos alejados del ímpetu de los átomos se ponen en movimiento por el impacto de sus golpes invisibles y, a su vez, se disparan contra cuerpos un poco más grandes. De modo que el movimiento asciende desde los átomos y emerge gradualmente al nivel de nuestros sentidos de modo que se mueven esos cuerpos que vemos en los rayos del sol, movidos por golpes que permanecen invisibles.
