아인슈타인도 못푼 문제를 해결한 국내연구진
고추밭
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2019.06.14 10:13
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그니까 우리가 구름과자 먹을때 연기가 확 퍼지잖아 연기가 뭉게뭉게 연기입자들이 움직이잖아
이러한 것도 작은 입자들이 움직일때는 어느정도 규칙성이 있어
로버트 브라운이라는 식물학자 아저씨는 식물들을 허구헌 날보다가
날리는 꽃가루가 물위에 떨어졌는데
물속에 있을때 움직임을 봤는데 아무도 안 건들였는데도 가루가 지 혼자 살아있듯 계속 움직이는 걸 본거야.
무한 진동하듯 움직임 그걸 자기 이름 붙여서 바로 브라운 운동이라고 말했는데
꽃가루뿐만 아니라 무생물인 고운 쇳가루도 그렇게 혼자서 계속 움직이는거야
결국 이것은 작은 입자들이 움직임을 말하는거지
그때 과학자들은 지들 혼자서 계속 막 움직이는게 이게 다~~ 물속에 열의 대류때문에 막 움직이는거야 했다가
아인슈타인이 공식화 한거야
왜 그렇게 작은 입자들이 끊임없이 지랄하는지 수식화 해줌. 액체나 기체등의 분자들의 움직임을 수학적으로 설명한거지
이게 원자라는게 있다는 걸 입증하는 계기도 된거고
아인슈타인은 꽃가루처럼 좀 크고 물처럼 단일 액체에선 설명이 되는데
입자가 아주 작고 혼합액체에서는 이러한 공식이 성립이 안되었는데
이 어려운걸 우리나라 과학자들이 해낸거~
꽃가루가 물에 떠서 끊임없이 움직이는 것과 같은 불규칙한 운동을 브라운 운동 혹은 열운동이라고 한다. 아인슈타인은 열운동하는 입자들의 이동 양상을 예측할 수 있는 방정식을 제시했다. 이 식은 입자의 크기가 크고 액체가 균일할 때는 정확했지만 여러 분자나 입자가 섞여 있는 복잡 액체에서는 맞지 않았다. 복잡 액체에서 입자 열운동을 설명하는 것은 현대 통계물리학의 난제 중 하나였다.
연구팀은 복잡한 액체 속 입자의 이동을 일관적으로 설명하기 위해 주변의 미시적 환경에 따라 운동성이 바뀌는 무작위 운동입자 모델을 제안했다.
복잡한 액체 속 입자 운동은 시간에 따라 양상이 변화하는데, 그 양상이 복잡 액체의 종류에 관계없이 비슷했다. 입자들은 아주 짧은 시간 동안은 총알처럼 관성운동을 하지만, 곧 매우 느린 아확산운동과 확산운동을 차례로 한다. 시간에 따라 입자의 이동거리가 정규분포에서 벗어나는 정도는 늘어나다 다시 줄어든다. 이 현상은 아인슈타인의 브라운 운동 이론이나 그 후 등장한 많은 이론들로도 설명할 수 없었다.
연구팀은 환경에 따라 운동성이 변하는 무작위 운동입자 모델로부터 아인슈타인과 다른 새로운 수송 방정식을 얻었고, 이 방정식의 정확한 해가 세포 속 환경, 고분자 유체, 과냉각수, 이온액체 등에서 발견되는 다양한 비정규분포 수송 현상을 정확하고 일관되게 설명하는 것을 보였다.
성재영 교수는 “이 연구는 통계물리학 분야의 난제인 복잡 유체 내 분자 열운동과 수송 현상을 설명할 수 있는 일반적인 방정식과 해를 찾아낸 것이다”라며, “세포 내 효소와 생체 고분자들의 열운동을 통해 일어나는 다양한 생명 현상들을 물리화학적으로 이해하고 예측하는 데 우선 응용할 계획이다”라고 후속연구 계획을 밝혔다.
이해함?