martes, 31 de julio de 2007

Probado: gas viene de caos (molecular).

La mecánica estadística fue la primera teoría física en la que los conceptos y la explicación probabilísticos jugaron un papel fundamental. Boltzmann dedujo la ecuación que lleva su nombre para la evolución de la distribución de las velocidades de las partículas desde un estado inicial de no equilibrio para gases a baja concentración. Posteriormente se han encontrado otras ecuaciones para otros tipos de sistemas, aunque generalizar para, por ejemplo, gases densos ha probado ser infructuoso. Todas estas ecuaciones se denominan ecuaciones cinéticas.
¿Cómo pueden estas ecuaciones ser justificadas y explicadas? En las discusiones referentes al problema de la irreversibilidad que siguieron al trabajo de Boltzmann, la atención se centró en una suposición fundamental que hizo: la hipótesis con respecto a los números de colisión (Stosszahlansatz). Esta suposición, asimétrica con respecto al tiempo, establecía que el movimiento de las moléculas en un gas no tenían correlación estadística antes de que las moléculas chocaran. A la hora de deducir el resto de las ecuaciones cinéticas hay que hacer una suposición similar.
Esta suposición se ha venido aceptando como válida porque lo que se deriva de ella ha podido ser comprobado experimentalmente. Se han realizado, eso sí, simulaciones por ordenador pero no se había podido constatar experimentalmente su validez. Ahora Olafsen (Baylor University) y Baxter (Penn State) han desarrollado un modelo físico que prueba que la suposición es cierta.
El modelo consiste en dos capas de bolas (arriba más ligeras, abajo mas pesadas) a las que se hace vibrar a través de un plato que actúa sobre la capa inferior que, a su vez, actúa sobre la superior. En la primera capa (sobre la que actúa el plato) las velocidades están correlacionadas espacialmente. En la segunda capa, se han encontrado velocidades no correlacionadas consistentes con la presencia de caos molecular.

Baylor : http://www.baylor.edu/pr/news.php?action=story&story=46193
Vídeo del experimento: http://www3.baylor.edu/~Jeffrey_Olafsen/mchaos.html
Original: http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000099000002028001000001&idtype=cvips&gifs=yes
SEP: http://plato.stanford.edu/entries/statphys-statmech/