Впервые в воздухе измерена скорость броуновского движения

Основа опыта – стеклянная бусина, которую удерживает в воздухе лазерный луч (фото Science).

Новый эксперимент физиков из университета Техаса в Остине (UTA) подтвердил известную теорему о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы. Для этого учёным потребовалось всего ничего – определить скорость хаотически перемещающихся частиц.

Теоре ма о равнораспределении связывает температуру системы с её средней энергией (для определения энергии частицы достаточно знать её массу и скорость). Для броуновских частиц это почти неприменимо ввиду того, что они слишком часто меняют направление и скорость движения.

Хотя опыты разной степени успешности и проводились ранее, любопытна сама методика нового эксперимента: впервые американцы решили использовать для определения скорости движения частиц «щипцы» из двух лазеров. С их помощью они поймали и заставили левитировать несколько стеклянных шариков диаметром 3 микрометра.

Нынешний эксперимент схематично весьма похож на другой, проводившийся пять лет назад командой из этого же университета, но тогда частицы измеряли ещё в жидкой среде.

В новой версии эксперимента из-за меньшей, чем у воды, плотности воздуха мешающие столкновения частиц между собой случались реже. Так что учёным оставалось лишь фиксировать параметры отражения частицами луча лазера ещё до того, как происходили соударения.

Проанализировав эти данные, специалисты смогли оценить скорость движения частиц и определить их энергию – параметры полностью согласовались с положениями теоремы о равнораспределении. Статья американских учёных опубликована в Science.



Вскрыта фундаментальная асимметрия материи и антиматерии

19 мая 2010

Часть шаровых молний объяснена галлюцинацией

19 мая 2010

Терагерцевую линзу научили менять индекс преломления

13 мая 2010

Одиночный атом получил управляемую прозрачность

7 мая 2010

Физики обманули инертность ультрахолодных атомов

5 мая 2010