Un aspecto importante del movimiento browniano que se predijo hace varias décadas, ha sido observado por vez primera por investigadores europeos. El equipo ha medido cómo unas esferas del tamaño de micrómetros, interactúan con el líquido que las rodea, demostrando con ello que las esferas «recuerdan» su movimiento anterior. Esta técnica experimental podría ser utilizada como un sensor de biofísica.

El movimiento browniano fue célebremente explicado por Albert Einstein en 1905, y describe el movimiento errático de una diminuta partícula en un fluido. La causa de esto son los numerosos pequeños «empujones» que la partícula recibe, como resultado de la agitación térmica del fluido. Al principio, Einstein y otros físicos creían que estos empujones eran independientes del movimiento de la partícula, y que se caracterizaba por el ruido blanco.

Recordando el movimiento

En la segunda mitad del siglo XX, sin embargo, los físicos se dieron cuenta que cuando la densidad de una partícula y un líquido son similares, los empujones no eran completamente aleatorios; sino que estas «correlaciones persistentes» se podían prevér. Y esto se debe a que las partículas que se mueven a través del líquido causarán que el líquido fluya en derredor al moverse, lo que a su vez afectará al movimiento de la partícula, y así sucesivamente. Por ejemplo, una persona que nada a una velocidad constante atraerá un poco de agua a su alrededorl. Pero si se para de repente, sentirá un empuje hacia adelante del agua en movimiento. Los investigadores se refieren a esto como «memoria hidrodinámica», pero su observación sigue siendo difícil en las pequeñas partículas simples sometidas al movimiento browniano.

Ahora, Sylvia Jeney de EPFL y sus colegas, en Suiza y Alemania, afirman haber visto una clara evidencia de este efecto en el movimiento browniano de las partículas. Sus mediciones se basan en la idea de que este «memoria» hidrodinámica da lugar a que el aumento del espectro de energía de la partícula sea descrito por el «ruido de color«, en lugar del ruido blanco.

En este contexto del movimiento browniano, el ruido blanco significa que la partícula fluctúa con la misma magnitud (o energía), independientemente de la frecuencia de la fluctuación. Los experimentos de Jeney, sin embargo, muestran que las frecuencias más altas tienen, en realidad, una mayor magnitud de fluctuación, lo que significa que el ruido ya no es blanco sino de color.

Trampa especializada

El grupo de Jeney hizo una medición de la captura de una simple esfera de melamina micrométrica, con unas pinzas ópticas creadas por un haz láser fuertemente enfocado. Aunque es similar a una configuración comercial ya usada por los biofísicos, los investigadores pasaron varios años optimizando su aparato. Concretamente, han mejorado la resolución temporal del sistema en un factor de 1000, y han aumentado su resolución espacial de tal manera que puede medir las distancias de menos de un nanómetro.

Los experimentos se incluyeron partículas solas atrapadas por las pinzas, y se sumergían en el líquido. Los parámetros del experimento fueron elegidos para que el líquido tuviera tiempo de difundirse más por el diámetro de la partícula, esto es aproximadamente una sexta parte del tiempo que le lleva a la esfera alcanzar su posición de equilibrio en las pinzas. Este tiempo de difusión es la escala de tiempo en el que se espera que se produzca la memoria hidrodinámica, además de que tal configuración permite a los investigadores estudiar el comportamiento correlacionado.

«En la actualidad, hay dos, quizá tres, laboratorios en el mundo con una capacidad similar de configuración de alta precisión», explica Jeney, y añade que el equipo pretende establecer esta técnica de captura óptica como una herramienta biofísica avanzada.

• Referencia: Physicsworld.com, 11 de octubre 2011, por Tushna Commissariat
• Ilustración de una pequeña esfera (centro) capturada por pinzas ópticas, y sometida a los aleatorios empujones del fluido circundante. (De: Alain Doyon y Sylvia Jeney).
• Traducido por Pedro Donaire
• http://bitnavegante.blogspot.com/2011/10/el-movimiento-browniano-visto-por.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+bitnavegante+%28BitNavegantes%29&utm_content=Google+Reader&utm_term=Google+Reader