Në shkollë të mesme jemi mësuar të studiojmë fizikë. Megjithatë, ekziston një lloj fizikë me të cilin ndoshta të gjithë nuk janë mësuar. Bëhet fjalë për fizika kuantike. Shumë nuk e dinë se çfarë është fizika kuantike. Është një temë shumë e debatuar dhe magjepsëse që mund të revolucionarizojë idenë tonë për universin që na rrethon. Është teoria e fizikës që përshkruan sjelljen e materies dhe gjithashtu ka disa zbatime në jetën e përditshme.
Prandaj, në këtë artikull do t'ju tregojmë se çfarë është fizika kuantike dhe cilat janë karakteristikat e saj.
Çfarë është fizika kuantike
Fizika kuantike quhet edhe teori kuantike ose mekanike. Sepse bazohet në një teori mekanike që fokusohet në shkallën e gjatësive dhe dukuritë e energjisë atomike dhe nënatomike, duke i dhënë jetë të re teorive të mëparshme, të cilat tashmë konsiderohen të vjetruara.
Cili është ndryshimi midis fizikës klasike dhe fizikës kuantike? Ky i fundit përshkruan rrezatimin dhe lëndën si fenomene të dyfishta: valët dhe grimcat. Prandaj, dualiteti valë-grimcë mund të konsiderohet si një nga karakteristikat e kësaj mekanike. Marrëdhënia midis valëve dhe grimcave studiohet dhe konfirmohet përmes dy parimeve:
- Parimi i komplementaritetit
- Parimi i pasigurisë së Heisenberg (ky i fundit zyrtarizon të parën).
Me siguri mund të jemi të sigurt se, pas zbulimit të teorisë së relativitetit dhe lindjes së fizikës klasike, këto njohuri futën në një epokë të re, fizikën moderne. Për të studiuar në mënyrë gjithëpërfshirëse mekanikën kuantike, kërkohet një integrim midis sektorëve të ndryshëm të fizikës:
- Fizika atomike
- Grimcat fizike
- Fizika e materies
- Fizika bërthamore
Origjinë
Fizika klasike nuk mund të studionte materien në nivel mikro në fund të shekullit të XNUMX-të, e cila mund të thuhet se është jashtë fushës së matjes atomike. Prandaj, është e pamundur të studiohet realiteti eksperimental, veçanërisht fenomenet që lidhen me dritën dhe elektronet. Por njerëzit gjithmonë duan të shkojnë më tej, dhe kurioziteti i tij i lindur e shtyn atë të eksplorojë më shumë.
Në fillim të shekullit të XNUMX-të, zbulimet që dolën nga shkalla atomike sfiduan supozimet e vjetra. Teoria kuantike lindi falë një termi të shpikur nga akademiku Max Planck në fillim të shekullit të XNUMX-të. Koncepti bazë është se madhësia dhe sasia mikroskopike e disa sistemeve fizike mund të ndryshojnë edhe në mënyrë të pandërprerë, por në mënyrë diskrete.
Këto janë studimet dhe kërkimet që bënë të mundur arritjen e këtyre përfundimeve:
- 1803: njohja e atomeve si një element përbërës i molekulave
- 1860: Tabela periodike grupon atomet sipas vetive kimike
- 1874: zbulimi i elektronit dhe bërthamës
- 1887: studime mbi rrezatimin ultravjollcë
Data e fundit mund të shënojë vijën kryesore ndarëse. Për frekuencat e rrezatimit nën pragun, fenomeni i ndërveprimit (efekti fotoelektrik) midis rrezatimit elektromagnetik dhe materies zhduket. Për shkak të efektit fotoelektrik, energjia e elektroneve është proporcionale me frekuencën e rrezatimit elektromagnetik. Teoria valore e Maxwell nuk është më e mjaftueshme për të shpjeguar disa fenomene.
Teoria kuantike
Për të përmbledhur faktorët që kontribuan në lindjen e fizikës kuantike, ne mund të rendisim data më të rëndësishme që lidhen me zbulimet dhe njohuritë e përdorura për të gjurmuar historinë e mekanikës kuantike:
- 1900: Planck i.Ai prezanton idenë se energjia matet, përthithet dhe emetohet.
- 1905: Ajnshtajni demonstron efektin fotoelektrik (energjia e fushës elektromagnetike transportohet nga kuantet e dritës (fotonet)
- 1913: Bohr kuantifikon lëvizjen orbitale të elektronit.
- 1915: Summerfeld prezanton rregulla të reja, duke përgjithësuar metodat e kuantifikimit.
Por ishte që nga viti 1924 që teoria kuantike, siç e njohim ne tani, hodhi themelet. Në këtë ditë, Louise de Broggie zhvilloi teorinë e valëve të materies. Një vit më pas, Heinsburg mori përsipër, formuloi mekanikën e matricës dhe më pas Diraku propozoi teorinë speciale të relativitetit në 1927. Deri në vitin 1982, kur Instituti i Optikës Orsay përfundoi hetimin e tij për shkeljen e pabarazisë së Bell-it, këto zbulime vazhduan njëri pas tjetrit .
Parimet e fizikës kuantike
Ndër zbulimet më interesante gjejmë:
- Dualiteti valë-grimcë
- Parimi i komplementaritetit
- Fillimi i pasigurisë
Dualizmi valë-grimcë
Më parë, ekzistonte vetëm fizika klasike. Kjo u nda në dy grupe ligjesh:
- Ligjet e Njutonit
- Ligjet e Maksuellit
Grupi i parë i ligjeve përshkruan lëvizjen dhe dinamikën e objekteve mekanike, ndërsa grupi i dytë i ligjeve përshkruan tendencat dhe lidhjet midis subjekteve që janë pjesë e fushave elektromagnetike: drita dhe valët e radios, për shembull.
Disa eksperimente tregojnë se ju mund ta mendoni dritën si një valë. Por ato nuk janë konfirmuar. Nga ana tjetër, drita ka një natyrë grimce (nga Ajnshtajni dhe Planku) dhe, për rrjedhojë, ideja se ajo përbëhet nga fotone ka fituar gjithnjë e më shumë legjitimitet. Falë Bohr-it u kuptua se natyra e materies dhe rrezatimit ishin:
- Bëje një valë
- Bëjeni atë një trup
Nuk ishte më e mundur të mendohej nga një këndvështrim apo një tjetër, por nga një këndvështrim plotësues. Parimi plotësues i Bohr-it vetëm thekson këtë pikë, dmth. dukuritë që ndodhin në shkallë atomike kanë vetitë e dyfishta të valëve dhe grimcave.
Parimi i pasigurisë së Heinsenberg
Siç e përmendëm më herët në 1927, Heinsenberg tregoi se disa çifte të sasive fizike, si shpejtësia dhe pozicioni, nuk mund të regjistrohet njëkohësisht pa gabime. Saktësia mund të ndikojë në njërën nga dy matjet, por jo të dyja në të njëjtën kohë, sepse fenomene të tilla si shpejtësia do të ndikojnë në rezultatin tjetër të matjes dhe do ta zhvlerësojnë matjen.
Për të gjetur elektronin, është e nevojshme të ndriçohet një foton. Sa më e shkurtër të jetë gjatësia e valës së fotonit, aq më e saktë është matja e pozicionit të elektronit. Në fizikën kuantike, frekuenca e valës së ulët të fotoneve mbart më shumë energji dhe shpejtësi sesa elektronet thithin. Në të njëjtën kohë, këto matje nuk mund të përcaktohen.
Shpresoj se me këtë informacion mund të mësoni më shumë se çfarë është fizika kuantike dhe cilat janë karakteristikat e saj.