O que é o movimento browniano?

O movimento browniano é um fenômeno pelo qual pequenas partículas suspensas em um líquido tendem a se mover em caminhos psuedo-aleatórios ou estocásticos através do líquido, mesmo que o líquido em questão seja calmo. É o resultado da assimetria nos impactos cinéticos das moléculas que compõem o líquido. A fase líquida, por definição, deve ter alguma temperatura, o que significa que suas moléculas ou átomos devem ser excitados termicamente, esbarrando uns nos outros e objetos suspensos dentro deles. Para imaginar esse fenômeno, uma pessoa pode imaginar o movimento de bolas de golfe em uma mesa cheia de milhares de rolamentos de esferas se movendo em trajetórias rápidas.

A frase movimento browniano também pode se referir a modelos matemáticos usados ​​para descrever o fenômeno, que possuem detalhes consideráveis ​​e são usados ​​como aproximações de outros padrões de movimento estocástico. O movimento matemático está relacionado, mas mais estruturado do que, ao passeio aleatório , no qual o deslocamento de uma partícula é inteiramente aleatório. O fenômeno tem a propriedade Markov , um termo da teoria da probabilidade que significa que o estado futuro da partícula é determinado inteiramente pelo seu estado atual, não por qualquer estado passado. Utilizado nesse sentido, o conceito matemático é um pouco diferente, mas muito semelhante ao movimento browniano físico.

O cientista que tornou famoso o movimento browniano é Albert Einstein, que chamou a atenção da comunidade de física ao publicar um artigo sobre ele em 1905, seu annus mirabilis pessoal ou "ano maravilhoso". O fenômeno foi observado já em 1765, mas não foi descrito ou estudado em detalhes até a pesquisa do botânico Robert Brown em 1827, e é nomeado em homenagem a seu trabalho. Como botânico, Brown observou pela primeira vez o efeito no pólen flutuando na água, onde é visível a olho nu. Por meio da experimentação, Brown determinou que os grãos de pólen não estavam se movendo de forma independente, mas que seu movimento era psuedo-aleatório.

Jean Perrin, um físico francês que mais tarde ganhou o prêmio Nobel, saltou do trabalho de Einstein. Usando o movimento browniano como evidência, em 1911 ele provou de uma vez por todas que a matéria é feita de átomos e moléculas. Embora a teoria atômica seja creditada originalmente a John Dalton, o físico britânico dos séculos 18 e 19, ela esteve em disputa por mais de um século, e foi o trabalho de Perrin que resultou em sua aceitação universal.