Broun harakati
1927 yilda ingliz botanigi R. Broun gul changining suvda muallaq yurgan zarralarini mikroskop orqali kuzatdi. Ko’rgan narsasi uni hayron qoldirdi. Bu haqda u shunday deb yozgan edi: «O’lchamlari juda kichik, uzunligi dyuymning to’rt ming biridan besh mingdan birigacha ulushicha kichik (ya’ni 5 — 6 mm), suvga botirilgan zarralar yoki donalar bilan ishlashda ularning ko’pchiligini harakatda. bo’lishini kuzatdim. Bu harakatlar shunday ediki, juda ko’p takroriy kuzatishlardan so’ng, men bu harakatlar suyuqlik oqimlaridan emas va uning doimiy bug’lanishidan emas, balki zarralarning o’ziga tegishli ekaniga ishonch hosil qildim». Broun, shuningdek, zarralarning juda xilma-xil traektoriyalar chizib harakatlanishini ta’kidladi; ular tartibsiz harakatlanar edilar. Broun harakatining sabablarini faqat 50 yildan so’ng real tushuntirib berish mumkin bo’ldi. U vaqtlarda atomlar va molekulalarning mavjudligiga ko’pchilik ishonmas edi, har holda to’g’ri eksperimental isbotlar yo’q edi. Shuning uchun avval zarrachalar o’zlariga xos «hayot kuchi» hisobiga harakatlanadi, deb faraz qilinar edi, chunki ular organik kelib chiqishga ega edilar. Biroq, Broun tajribalari ko’p marta va turli xil, shu jumladan noorganik, mayda zarrachalarda takrorlanganda, effekt universal ekanligi va u hech qanday tashqi omillarga (temperaturadan tashqari) bog’liq emasligi aniqlandi. Temperatura ortishi bilan broun zarrachalarining harakat intensivligi sezilarli darajada ortib bordi.
O’tgan asrning 70-yillari oxiriga kelibgina broun harakatining sabablarini suyuqlik molekulalarining shu suyuqlikda muallaq, yurgan zarralar sirtiga urilishi bilan bog’lay boshladilar. Agar zarra katta bo’lganda edi, molekulalar uni har tomondan bir tekis itargan bo’lar va muallaq zarra joyida qo’zg’almay turar edi. Biroq kichik zarraning sirti ham kichik bo’lgani uchun turtishlar bir-birini muvozanatlamaydi. Teng ta’sir qiluvchi kuch nolga teng emas, hap doim kattaligi va yo’nalishi o’zgarib turadi, natijada zarra suyuqlikda tasodifiy daydib yuradi.
Broun harakatining dastlabki miqdoriy nazariyasi 1905 yilda paydo bo’ldi. Uning muallifi A. Eynshteyn bo’lib, u «Tinch holatdagi suyuqlikda muallaq zarralarning issiqlikning molekulyar-kinetik nazariyasi talab etgan harakati haqida» nomli ishni e’lon qildi.
A. Eynshteyn o’z ishida, broun zarralarining tasodifiy daydib yurishini quyidagicha izohlash mumkinligini ko’rsatdi: ular issiqlik harakatida o’zlari muallaq yurgan muhitdagi molekulalar bilan baravar ishtirok etadi, bunda o’rtacha o’shanday kinetik energiyaga, ammo massalari ancha katta bo’lganligi uchun juda ham kichik tezlikka ega buladi. Zarraning ma’lum vaqtdagi siljishini o’lchab, uning radiusini va suyuqlikning yopishqoqligini bilgan holda, Avagardo sonini hisoblash mumkin.
Eynshteyn nazariyasini fransuz fizigi J. Perren tajribada tasdiqladi. U mikroskopik zarralarning maxsus tayyorlangan emulsiyada taqsimlanishini o’rganishga qaror qildi. Perren 1906 yilda o’z xodimlari bilan bunday tajribalar seriyasini boshladi. Bir xil o’lchamli zarralardan iborat emulsiya tayerlash eng qiyin ish edi. Bir qator muvaffaqiyatsizliklardan so’ng Perren bunday zarralarni gummigut—ba’zi daraxtlarning sutga o’xshash shirasidan olinadigan smolali moddadan va mastikadan—somolalarning bir turidan olishga muvaffaq bo’ldi. Zapyp zichlikka erishish uchun zarralar 12% suv qo’shilgan glitseringa solindi.
Tajribalar quyidagidan iborat edi: bir tomchi emulsiya 0,1 mm chuqurlikdagi va qoplama shisha bilan zich yopiladigan yassi kyuvetaga joylashtirildi. Emulsiya zarralarining holati ma’lum vaqt oralig’ida maxsus mikroskop yordamida kuzatib turildi. Rasmda uchta gummigut zarrasining traektorisi ko’rsatilgan. Doirachalar zarralarning teng vaqt oraliqlaridagi vaziyatiga to’g’ri keladi. Zarralarning harakati mutlaqo tasodifiy ekani ko’rinib turibdi: har bir siljishning uzunligi ixtiyoriy, hamma harakat yo’nalishlari tartibsiz, oldindan aytib bo’lmaydigan.
Perren bir necha ming zarralarning harakatini kuzatib va o’z ma’lumotlarini Eynshteynning formulasiga qo’yib, Avogadro sonining juda aniq qiymatini hisoblab topdi.
