Математики разрабатывают броуновскую теорию для реального мира

Математики разрабатывают броуновскую теорию для реального мира — то есть для условий, когда жидкость, в которой движутся частицы, не статична. Работа ученых из Университета Королевы Марии опубликовано в журнале Nature.

Броуновское движение описывает случайное движение частиц в жидкости, однако эта модель работает только тогда, когда жидкость статична или находится в равновесии.

В реальных условиях жидкости часто содержат частицы, которые движутся сами по себе, такие как крошечные плавающие микроорганизмы. Они могут вызвать движение в жидкости, которое выводит ее из равновесия.

Кроме того, эксперименты показали, что неподвижные «пассивные» частицы могут делать странные, петлеобразные движения при взаимодействии с «активными» частицами. Такие движения не соответствуют обычному поведению частиц, описанному броуновским движением, и до сих пор ученые пытались объяснить, как такие масштабные хаотические движения возникают в результате микроскопических взаимодействий между отдельными частицами.

Новая теория, выдвинутая учеными, объясняет этот процесс. Исследователи создали модель движения частиц в активных жидкостях, которая учитывает все экспериментальные наблюдения. Расчеты показали, что эффективная динамика частиц следует за так называемым «полетом Леви». Это понятие широко используется для описания «экстремальных» движений в сложных системах, которые очень далеки от типичного поведения.

Полеты Леви — движение, состоящее из серий коротких перемещений, причем в промежутках между ними совершаются длинные перемещения. Таким образом, если прочертить траекторию такого движения, то получится большая фигура, состоящая из маленьких, которые по форме напоминают большую.

«До сих пор не было объяснения, как на самом деле могут происходить полеты Леви на микроскопических взаимодействиях, которые подчиняются физическим законам. Наши результаты показывают, что полеты Леви могут возникать как следствие гидродинамических взаимодействий между активными и пассивными частицами в жидкостях, что очень удивительно»

Киёси Канадзава, ведущий автор исследования

Исследователи обнаружили, что плотность активных частиц также влияла на продолжительность режима полета Леви. В связи с этим они предположили, что плавающие микроорганизмы могут использовать полеты Леви с питательными веществами, чтобы определить лучшие стратегии поиска пищи для различных сред.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости
Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей
Новости
Телескоп НАСА для изучения ранней Вселенной сделал первые снимки
Космос
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости
Роспотребнадзор опроверг информацию о новом опасном вирусе в России
Новости
Последствия невесомости для скелета изучили на мышах-космонавтах
Космос