Cos'è la fisica quantistica

quali sono le caratteristiche della fisica quantistica?

Al liceo siamo abituati a studiare fisica. Tuttavia, esiste un tipo di fisica a cui forse non tutti sono abituati. Si tratta di fisica quantistica. Molti non sanno cosa sia la fisica quantistica. È un argomento molto dibattuto e affascinante che può rivoluzionare la nostra idea dell'universo che ci circonda. È la teoria della fisica che descrive il comportamento della materia e ha diverse applicazioni anche nella vita di tutti i giorni.

Pertanto, in questo articolo ti diremo cos'è la fisica quantistica e quali sono le sue caratteristiche.

Cos'è la fisica quantistica

La fisica quantistica è anche chiamata teoria quantistica o meccanica. Perché si basa su una teoria meccanica che si concentra sulla scala delle lunghezze e sui fenomeni dell'energia atomica e subatomica, dando nuova vita a teorie precedenti, ormai considerate obsolete.

Qual è la differenza tra fisica classica e fisica quantistica? Quest'ultimo descrive radiazione e materia come fenomeni duali: onde e particelle. Pertanto, la dualità onda-particella può essere considerata come una delle caratteristiche di questa meccanica. La relazione tra onde e particelle viene studiata e confermata attraverso due principi:

  • Il principio di complementarietà
  • Il principio di indeterminazione di Heisenberg (il secondo formalizza il primo).

Possiamo certamente essere certi che, dopo la scoperta della teoria della relatività e la nascita della fisica classica, queste intuizioni hanno inaugurato una nuova era, la fisica moderna. Per studiare la meccanica quantistica in modo completo, è necessaria un'integrazione tra diversi settori della fisica:

  • fisica atomica
  • Particelle fisiche
  • Fisica della materia
  • Fisica Nucleare

Origine

Cos'è la fisica quantistica

fisica classica non poteva studiare la materia a livello micro alla fine del XIX secolo, che si può dire che va oltre lo scopo della misurazione atomica. Pertanto, è impossibile studiare la realtà sperimentale, in particolare i fenomeni legati alla luce e agli elettroni. Ma le persone vogliono sempre andare oltre e la sua innata curiosità lo spinge a esplorare di più.

All'inizio del XX secolo, le scoperte emerse dalla scala atomica hanno messo in discussione le vecchie ipotesi. La teoria quantistica è nata grazie a un termine coniato dall'accademico Max Planck all'inizio del XX secolo. Il concetto di base è che la grandezza e la quantità microscopiche di alcuni sistemi fisici possono anche cambiare in modo discontinuo ma discreto.

Questi sono gli studi e le ricerche che hanno permesso di giungere a queste conclusioni:

  • 1803: riconoscimento degli atomi come elemento costitutivo delle molecole
  • 1860: la tavola periodica raggruppa gli atomi in base alle proprietà chimiche
  • 1874: scoperta dell'elettrone e del nucleo
  • 1887: studi sulle radiazioni ultraviolette

L'ultima data può segnare la linea di demarcazione principale. Per frequenze di radiazione inferiori alla soglia il fenomeno di interazione (effetto fotoelettrico) tra radiazione elettromagnetica e materia scompare. A causa dell'effetto fotoelettrico, l'energia degli elettroni è proporzionale alla frequenza della radiazione elettromagnetica. La teoria ondulatoria di Maxwell non è più sufficiente per spiegare certi fenomeni.

Teoria dei quanti

Per riassumere i fattori che hanno contribuito alla nascita della fisica quantistica, possiamo elencare date più importanti che sono associate a scoperte e conoscenze utilizzate per tracciare la storia della meccanica quantistica:

  • 1900: Planck i.Introduce l'idea che l'energia viene quantificata, assorbita ed emessa.
  • 1905: Einstein dimostra l'effetto fotoelettrico (l'energia del campo elettromagnetico è trasportata da quanti di luce (fotoni)
  • 1913: Borr quantifica il moto orbitale dell'elettrone.
  • 1915: Summerfeld introduce nuove regole, generalizzando i metodi di quantificazione.

Ma fu dal 1924 che la teoria quantistica, come la conosciamo oggi, gettò le basi. In questo giorno, Louise de Broggie sviluppò la teoria delle onde di materia. L'anno successivo, Heinsburg ha assunto, ha formulato la meccanica delle matrici, e poi Dirac ha proposto la teoria della relatività speciale nel 1927. Fino al 1982, quando l'Istituto di ottica d'Orsay ha completato la sua indagine sulla violazione della disuguaglianza di Bell, queste scoperte sono continuate una dopo l'altra .

Principi di fisica quantistica

Teoria dei quanti

Tra le scoperte più affascinanti troviamo:

  • Dualità onda-particella
  • Principio di complementarietà
  • Inizio di incertezza

Dualismo onda-particella

Prima esisteva solo la fisica classica. Questo è stato diviso in due gruppi di leggi:

  • Le leggi di Newton
  • Le leggi di Maxwell

Il primo insieme di leggi descrive il moto e la dinamica degli oggetti meccanici, mentre il secondo insieme di leggi descrive le tendenze e le connessioni tra i soggetti che fanno parte dei campi elettromagnetici: luce e onde radio, Per esempio.

Alcuni esperimenti mostrano che la luce può essere pensata come un'onda. Ma non sono stati confermati. D'altra parte, la luce ha una natura particellare (da Einstein e Planck) e, quindi, l'idea che sia composta da fotoni ha guadagnato sempre più legittimità. Grazie a Bohr si comprese che la natura della materia e della radiazione erano:

  • Fai un'onda
  • Rendilo un corpo

Non era più possibile pensare da una prospettiva o dall'altra, ma da una prospettiva complementare. Il principio complementare di Bohr non fa che enfatizzare questo punto, cioè i fenomeni che si verificano su scala atomica hanno la duplice proprietà di onde e particelle.

Principio di indeterminazione di Heinsenberg

Come accennato in precedenza nel 1927, Heinsenberg dimostrò che alcune coppie di grandezze fisiche, come velocità e posizione, non è possibile registrarsi contemporaneamente senza errori. La precisione può influenzare una delle due misurazioni, ma non entrambe contemporaneamente, poiché fenomeni come la velocità influenzeranno l'altro risultato della misurazione e invalideranno la misurazione.

Per localizzare l'elettrone, è necessario illuminare un fotone. Più corta è la lunghezza d'onda del fotone, più accurata è la misurazione della posizione dell'elettrone. Nella fisica quantistica, la bassa frequenza delle onde dei fotoni trasporta più energia e velocità di quanta ne assorbano gli elettroni. Allo stesso tempo, queste misurazioni non possono essere determinate.

Spero che con queste informazioni possiate imparare di più su cos'è la fisica quantistica e quali sono le sue caratteristiche.


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