Физикам удалось определить скорость хаотически перемещающихся частиц, то есть частиц, находящихся в состоянии броуновского движения. Своим экспериментом исследователи подтвердили для броуновских частиц известную теорему о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы. Статья специалистов опубликована в журнале Science. Коротко о работе пишет New Scientist.

Теорема о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы связывает температуру системы и ее среднюю энергию. Для определения энергии частицы достаточно знать ее массу и скорость, однако до сих пор ученым не удавалось подтвердить эту теорему для броуновских частиц из-за того, что они слишком часто меняют направление и скорость своего движения, сталкиваясь с другими частицами.

Авторы новой работы решили использовать для определения скорости движения частиц лазерный луч. С его помощью они "поймали" несколько стеклянных шариков диаметром около 3 микрометров, плавающих в воздухе (воздух обладает меньшей плотностью, чем, например, вода, поэтому столкновения частиц происходят реже).

Ученые определяли параметры отражения частицами лазерного луча до того, как происходили столкновения. Проанализировав собранные данные, специалисты смогли оценить скорость движения частиц и определить их энергию. Используя эту информацию, исследователи подтвердили положения теоремы о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы.

Недавно другой коллектив исследователей разработал метод, позволяющий слушать, какие звуки производят объекты, находящиеся в состоянии броуновского движения. Прослушать получившуюся запись можно здесь.