il moto Browniano è il movimento casuale di particelle in un gas o un liquido causato da una disparità di bombardamento di altre molecole in mezzo. Nel 1827, Robert Brown notò per la prima volta che un granello di polline sospeso nell’acqua si muoveva in modo casuale. Più tardi, nel 1905, Albert Einstein derivò un’espressione quantitativa per il moto browniano usando la teoria cinetica delle molecole.,
Ecco come funziona il moto browniano: diciamo che una pallina da ping pong all’interno di un contenitore rappresenta le particelle di un liquido. Secondo la teoria cinetica delle molecole, gli atomi sono costantemente in movimento, il che porta a collisioni e provoca movimenti casuali. Quindi, quando hai un’altra particella più grande nel liquido, come una palla rossa, puoi vedere che si muove casualmente a causa delle altre palline da ping pong. Pertanto, la palla rossa rappresenta una particella che sta subendo un moto browniano.,
Usando l’analisi statistica e l’evidenza empirica, Einstein ha derivato che lo spostamento x, la distanza più breve dalla posizione iniziale alla posizione finale della particella, di una particella Browniana è uguale alla radice quadrata di 2Dt, dove t è il tempo e D è la costante di diffusione determinata dalla formula di Stokes-Einstein e dipende principalmente dalla viscosità e dalla Una maggiore costante di diffusione significa che anche lo spostamento di una particella browniana sarà maggiore.
Possiamo vedere che la diffusione è una manifestazione macroscopica del moto browniano., In acqua bollita e acqua di rubinetto regolare, vedremo la diffusione costante al lavoro utilizzando colorante: il colorante si diffonde più velocemente in acqua bollita rispetto all’acqua normale poiché una maggiore quantità di collisioni casuali si verificano a causa della temperatura più elevata, costringendo il colorante a muoversi in un percorso casuale che si diffonde più velocemente. Questo è moto browniano!
Esistono due tipi di moto browniano: passeggiate casuali imparziali e passeggiate casuali distorte. Pensiamo alla particella browniana come a un turista che si perde in una grande città., Non hanno assolutamente idea di dove dovrebbero andare, quindi la probabilità che si muovano in qualsiasi direzione è uguale poiché sono così persi. Questa è chiamata una passeggiata casuale imparziale.
Tuttavia, la maggior parte dei casi di moto browniano sono passeggiate casuali di parte, il che significa che hanno una probabilità di viaggiare in una direzione preferita. Questo pregiudizio è dovuto principalmente alla presenza del coefficiente di diffusione. È come consegnare una mappa al turista; finalmente acquisiscono un senso di direzione e hanno una maggiore probabilità di raggiungere la destinazione giusta., Un esempio di moto browniano parziale è visto nel viaggio dei neurotrasmettitori attraverso i neuroni e l’elettroforesi su gel perché le particelle hanno un’affinità per una certa direzione.
La parte migliore del moto browniano è che è tutto intorno a noi! Il modello del moto browniano è applicabile alla vita di tutti i giorni: spiega come le molecole vengono trasferite in tutta una cellula alla navigazione di robot su terreni casuali al calcolo della deriva genetica in biologia alla previsione dei prezzi delle azioni in finanza., È incredibile come la fisica e la scienza abbiano dato all’umanità un modo per affrontare situazioni casuali. Tutto grazie al moto browniano.
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