Ny upptäckt av Stockholms universitet och Chalmers tekniska högskola: Undantag från regeln om Brownsk rörelse
En grupp forskare vid Stockholms universitet och Chalmers tekniska högskola visar i en ny studie, som publiceras i tidningen “Physical Review Letters”, att det finns undantag till den regel om sambandet mellan temperatur och rörelse som tidigare beskrivits av Albert Einstein.
Det är sedan länge känt att bruset i elektriska komponenter eller Brownsk rörelse* av små partiklar ökar när temperaturen stiger. Men korresponderar alltid rörelsen eller bruset med temperaturen? En ny studie visar att det finns ett undantag från vad som tidigare antagits vara sambandet mellan temperatur och rörelse.
– Orsaken är att temperatur inte bara genererar energi som kan rubba ett system ur jämvikt utan kan också hjälpa systemet att återgå till jämvikt. Fenomenet kan liknas vid en sten som ligger på ett berg. Vid en jordbävning börjar berget att skaka (temperaturen höjs) och stenen börjar rulla ner för berget. Det finns dock också en möjlighet att bergskakningarna i en motsatt riktning kan bromsa upp stenen och få den att stanna, säger Vladimir Krasnov, professor i kondenserade materiens fysik vid Stockholms universitet.
Det är viktigt att rörelsen beror både på energi och dämpning, det vill säga hur rörelsen dämpas av sin omgivning. Hur stort genomslag som effekten får är alltså beroende av dämpningen i systemet, till exempel gräs och småbuskar som hindrar rörelsen för stenen i exemplet ovan. Under vissa omständigheter kan alltså temperaturen få stopp på rörelsen, vilket nu har visats av forskarna i Stockholm och Göteborg genom studier av termiska fluktuationer i supraledande tunnelövergångar.
– Förståelsen av detta fenomenet är viktig till exempel när man försöker att mäta på kvantbitar som vi forskare försöker att bygga kvantdatorer av, säger Per Delsing, professor vid Chalmers tekniska högskola.
Läs hela artikeln: Phys.Rev.Lett. v.95, 157002 (2005), eller på http://prl.aps.org
*Fakta om Brownsk rörelse:
Brownsk rörelse, slumpvandring eller random motion är namnet på den slumpmässiga rörelse som främst kan iakttagas hos mycket små partiklar som svävar i en gas (eller vätska). De första studierna av det som idag kallas Brownsk rörelse företogs av biologen och botanisten Robert Brown 1827; den förste som lyckades förklara fenomenet var Albert Einstein 1905. Rörelserna hos partiklarna är slumpmässiga och har en fraktal karaktär. Om man mäter en partikels position med jämna mellanrum har rörelsen samma sick-sack-utseende oberoende av med vilket tidsintervall mätningen görs. Rörelsen uppkommer hos partiklar som är så små, att det finns en markant sannolikhet för att mycket färre molekyler från omgivningen stöter emot partikelns ena sida, än på motsatt sida. Resultatet blir att partikeln får en “knuff” i riktning mot det lägre antalet molekyler.
Kontaktinformation
För ytterligare information:
Vladimir Krasnov, professor i kondenserade materiens fysik vid Stockholms universitet, tfn 08-55 37 86 06, e-post: vladimir.krasnov@physto.se
Per Delsing, professor i fysik vid Chalmers tekniska högskola, tfn 031-772 33 17, e-post per.delsing@mc2.chalmers.se
