Brownsche Bewegung mit Kollisionsdiagramm

Die Brownsche Bewegung ist die chaotische Bewegung mikroskopischer Teilchen, die in einer Flüssigkeit (oder in einem Gas) suspendiert sind, verursacht durch Kollisionen mit den Molekülen des umgebenden Mediums. Dieses Phänomen wurde erstmals 1827 von dem Botaniker Robert Brown beobachtet, der bemerkte, dass Pollenkörner im Wasser unregelmäßige, zitternde Bewegungen zeigten. Obwohl Brown zunächst dachte, dass die Bewegung auf lebende Organismen zurückzuführen sei, zeigten spätere Studien, dass die Bewegung rein physikalischer Natur war.
Die Brownsche Bewegung entsteht durch die kontinuierlichen, zufälligen Kollisionen zwischen den suspendierten Teilchen und den sich schnell bewegenden Molekülen der Flüssigkeit. Da diese Molekülkollisionen in unterschiedlichen Richtungen und mit variierender Intensität auftreten, führen sie zu einer unvorhersehbaren Bewegung des Teilchens. Der Effekt ist mit größeren Teilchen und höheren Temperaturen stärker ausgeprägt, da eine erhöhte thermische Energie zu häufigeren und stärkeren Kollisionen führt.
Im Jahr 1905 lieferte Albert Einstein eine Theorie der Brownschen Bewegung, die mit stochastischen Prozessen modelliert wurde. Diese beschreibt, wie sich die Position eines Teilchens im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von der Anzahl und Größe der Teilchen sowie ihrer Bewegungsenergie verändert. Die Brownsche Bewegung ist von großer Bedeutung in:

• Physik & Chemie: für die Theorie der Gase und Diffusionsprozesse
• Biologie: zum Verständnis zellulärer Transportmechanismen
• Finanzwesen: zur Modellierung von Börsenschwankungen
• Nanotechnologie: zum Verständnis des Verhaltens und der Manipulation von Nanopartikeln