I ricercatori della Purdue University hanno eseguito le prime prove sperimentali di diversi teoremi fondamentali della termodinamica, verificando la relazione tra loro e fornendo una migliore comprensione di come le nanoparticelle si comportano in condizioni di fluttuazione.

Quando un sistema diventa più piccolo, le fluttuazioni fuori dall'equilibrio iniziano a dominare il suo comportamento. Questo rende i dati provenienti da esperimenti in piccoli sistemi, come motori molecolari biologici e magneti su scala nanometrica, disordinato e difficile da dare un senso. I teoremi di fluttuazione aiutano i ricercatori a dare un senso alle fluttuazioni in questi sistemi.

I teoremi di fluttuazione sono perfezionamenti della seconda legge della termodinamica, che afferma che tutti i tipi di energia nel mondo materiale si disperdono se non sono ostacolati nel farlo.

Un team di ricercatori della Purdue e dell'Università di Pechino, guidato da Tongcang Li, assistente professore di fisica e astronomia a Purdue, testato il teorema di fluttuazione differenziale per la produzione di lavoro e molti altri teoremi. Hanno fatto levitare una nanoparticella in una camera a vuoto con un laser, utilizzando una piccola pinzetta ottica per misurare la posizione e la velocità istantanee. Questo meccanismo consente loro di intrappolare la nanoparticella nell'aria continuamente per settimane o mesi e acquisire grandi serie di dati.

La ricerca è stata pubblicata su Lettere di revisione fisica .