Kajian Fizik Kontemporari, Cabang dan Aplikasi

The Fizik kontemporari Ia adalah yang berkembang semasa zaman kontemporari, antara Revolusi Perancis hingga sekarang, iaitu, dari abad ke -18 hingga sekarang. Dengan cara ini, fizik moden dan teori terbaru mengenai zarah dan kosmologi dianggap sebahagian daripada fizik kontemporari.

Undang -undang Mekanik yang Dikenal dan Gravitasi Sejagat Isaac Newton, serta undang -undang pergerakan planet yang dirumuskan oleh Johannes Kepler, dianggap sebagai sebahagian daripada Fizik Klasik, Sejak mereka bermula dari abad ketujuh belas dan bukan sebahagian daripada fizik kontemporari.

Albert Einstein adalah ahli fizik yang paling berpengaruh dalam fizik kontemporari

[TOC]

Bidang pengajian

Secara rasmi, kajian fizik termasuk fenomena semulajadi, seperti perubahan dalam keadaan pergerakan badan, sifat ciri bahan, komponen asasnya dan interaksi antara mereka.

Sudah tentu, dengan syarat perubahan ini tidak melibatkan pembentukan bahan atau proses biologi baru. Definisi ini sah untuk fizik klasik dan kontemporari.

Sekarang kita akan memberi tumpuan kepada penemuan utama dan teori fizikal yang dibangunkan dari Revolusi Perancis hingga hari ini, dalam susunan kronologi pendek dan lebih kurang:

XVIII dan XIX berabad -abad

-Elektrik ditemui semula dan model kekuatan elektrostatik, magnet dan teori elektromagnetik dicipta.

-Konsep tenaga berpotensi dan tenaga kinetik muncul, serta bidang.

-Undang -undang Pemuliharaan Tenaga, Matter dan Elektrik telah ditubuhkan.

-Teori cahaya yang bergelora membuat penampilannya dan buat kali pertama terdapat pengukuran yang tepat dari kelajuan cahaya. Interaksi cahaya dengan medan elektrik dan magnet juga dikaji.

-Dengan Revolusi Perindustrian, kebangkitan termodinamik berlaku. Undang -undang termodinamik kedua telah dinyatakan dan kemudian konsep entropi, juga teori kinetik gas, mekanik statistik dan persamaan Boltzmann.

-Undang -undang radiasi badan (undang -undang Stefan) dan undang -undang anjakan panjang gelombang yang dikeluarkan oleh badan panas berdasarkan suhunya (undang -undang Wien) telah ditemui.

-Gelombang elektromagnet timbul, secara teorinya diramalkan, sebagai tambahan kepada x -rays, radioaktiviti semula jadi dan elektron, semua ini pada akhir abad ke -19.

Fizik moden sehingga separuh pertama abad kedua puluh

Pada masa ini, teori -teori klasik melalui tempoh krisis, kerana banyak fenomena yang ditemui pada abad kesembilan belas tidak dapat dijelaskan dengan teori -teori ini. Oleh itu, perlu membangunkan fizik baru, yang dikenali sebagai Fizik moden, yang secara asasnya merangkumi mekanik kuantum dan teori relativiti.

Boleh melayani anda: keseimbangan stabil: konsep dan contoh

Bidang utama pembangunan dalam fizik kontemporari

Fizik moden bermula pada tahun 1900 dengan penemuan Undang -undang Sinaran Badan Hitam oleh Max Planck, di mana konsep Berapa banyak tenaga dalam interaksi radiasi dengan perkara.

Model atom

Fizik kontemporari menerangkan struktur dalaman neutron dan proton. Di sini neutron (kiri) diwakili, terdiri daripada quark naik dan dua quark turun, manakala proton (kanan) terdiri daripada dua dan turun. Peralihan beta adalah proses di mana neutron menjadi proton, dengan mengeluarkan w-boson, yang seterusnya hancur dalam elektron dan antineutrin. Sumber: f. Zapata.

Dalam tempoh ini model atom dibangunkan di mana atom muncul terdiri daripada zarah yang lebih kecil daripada atom itu sendiri. Ini adalah elektron, proton dan neutron.

Pada permulaan abad ke -20 Ernest Rutherford menemui nukleus atom dan mengembangkan model atom dengan nukleus pusat yang positif dan besar, dikelilingi oleh zarah cahaya dengan beban negatif. Walau bagaimanapun. Model ini diketepikan dalam masa yang singkat, untuk manfaat model lebih diselaraskan dengan penemuan baru.

Foton

Albert Einstein mencadangkan pada tahun 1905 bahawa berapa banyak bercahaya, yang dipanggil Foton, Mereka adalah satu -satunya cara untuk menerangkan kesan fotoelektrik. Foton adalah pencahayaan terkecil tenaga cahaya, yang bergantung pada kekerapannya.

Teori relativiti dan penyatuan 

Perwakilan lubang cacing atau jambatan Einstein-Rosen

Teori Relativiti Khas, penciptaan Einstein yang paling terkenal, menetapkan bahawa masa dan jisim adalah jumlah fizikal yang bergantung kepada sistem rujukan.

Dengan cara ini adalah perlu untuk melaksanakan pembetulan relativistik kepada undang -undang pergerakan klasik.

Sebaliknya, teori umum relativiti Albert Einstein menegaskan bahawa graviti bukanlah kekuatan, tetapi akibat dari kelengkungan ruang temporal, yang dihasilkan oleh mayat dengan jisim seperti matahari dan planet. Ini akan menjelaskan presesi perihelium merkuri dan meramalkan kelengkungan cahaya.

Fleksi cahaya oleh badan besar seperti matahari telah disahkan tanpa keraguan. Fenomena ini adalah yang menghasilkan kanta graviti.

Oleh itu, para saintis mula berfikir tentang teori penyatuan, di mana graviti dan elektromagnetisme adalah manifestasi ruang yang diputarbelitkan dimensi lebih daripada empat, seperti teori Kaluza-Klein.

Kosmologi 

Kemungkinan teori alam semesta yang berkembang kemudian muncul, terima kasih kepada karya -karya Alexander Friedman berdasarkan teori umum relativiti, fakta yang telah disahkan kemudian.

Lubang hitam muncul sebagai penyelesaian dari persamaan Einstein. Ahli fizik Hindu Chandrasekhar menubuhkan had keruntuhan bintang untuk menghasilkan lubang hitam.

Penemuan penting ialah kesan Compton, yang mana ia ditubuhkan bahawa foton, walaupun tidak mempunyai jisim, mempunyai jumlah pergerakan (momentum) berkadar dengan songsang panjang gelombang mereka. Pemalar perkadaran adalah Planck pemalar.

Mekanik kuantum

Eksperimen Kucing Schrödinger adalah paradoks mekanik kuantum

Dengan ketibaan mekanik kuantum, dualitas gelombang-zarah juga ditubuhkan. Teori itu meramalkan kewujudan antimatter, yang memang ditemui. Neutron juga muncul dan dengan itu model atom baru: model mekanikal.

Boleh melayani anda: Haba penyelesaian: Bagaimana ia dikira, aplikasi dan latihan

Sumbangan penting ialah berputar, Harta zarah subatom yang mampu, antara lain, untuk menjelaskan kesan magnet.

Fizik nuklear

Cabang fizik kontemporari ini muncul apabila proses nuklear pembelahan dan gabungan ditemui. Yang pertama membawa kepada bom atom dan tenaga nuklear, yang kedua menerangkan pengeluaran tenaga oleh bintang -bintang, tetapi juga menimbulkan pam H.

Dalam mencari gabungan nuklear yang dikawal, didapati bahawa proton dan neutron mempunyai struktur dalaman: Quarks, unsur asas proton dan neutron.

Sejak itu, quarks dan elektron dianggap zarah asas, tetapi zarah asas baru muncul: muon, pion, tau lepton dan neutrinos.

Penemuan penting

Separuh pertama abad ke -20 memuncak dengan sumbangan penting dari fizik kontemporari:

-Superconductivity dan superfluousness

-Maser dan laser.

-Resonans magnetik nukleus atom, penemuan yang menimbulkan sistem diagnostik bukan invasif semasa.

-Perkembangan teoritis yang hebat seperti quantha.

Fizik zaman kita (separuh kedua abad kedua puluh)

Stephen Hawking adalah salah satu ahli fizik paling berpengaruh pada abad kedua puluh dan dua puluh satu

Teori BCS

Teori ini menerangkan superkonduktiviti, yang menetapkan bahawa elektron, yang merupakan zarah Fermionik, Mereka berinteraksi dengan rangkaian kristal sedemikian rupa sehingga pasangan elektronik dibentuk dengan tingkah laku boson.

Teorem Bell

Menimbulkan konsep Interlacing Quantum dan kemungkinan aplikasi dalam pengkomputeran kuantum. Di samping itu, teleportasi kuantum dan kriptografi kuantum dicadangkan, di mana pelaksanaan percubaan pertama telah dilakukan.

Model standard

Penemuan Quarks mengikuti penciptaan Model zarah standard Elementals, dengan dua lagi ahli: The Bosons W dan Z.

Perkara gelap

Anomali diperhatikan dalam kelajuan putaran bintang -bintang di sekitar pusat galaksi, jadi Vera Rubin mencadangkan kewujudan bahan gelap sebagai penjelasan yang mungkin.

Dengan cara, perkara gelap terdapat bukti penting, disebabkan oleh penemuan kanta graviti tanpa jisim yang kelihatan yang menerangkan kelengkungan cahaya.

Satu lagi kawasan kajian penting ialah entropi lubang hitam dan radiasi hawking.

Boleh melayani anda: bulan

Perkembangan dipercepat alam semesta juga telah disahkan dan dipercayai bahawa tenaga gelap bertanggungjawab.

Fizik hari ini 

Tau Neutrino

Abad ke-21 bermula dengan pengeluaran eksperimen plasma quark-gluón dan penemuan tau neutrino.

Latar belakang gelombang mikro kosmik

Pemerhatian yang tepat mengenai latar belakang gelombang mikro kosmik juga dibuat, yang memberi penjelasan mengenai teori latihan awal alam semesta.

Boson Higgs

Ilustrasi Higgs Boson

Penemuan yang sangat dikomentari ialah boson Higgs, zarah yang bertanggungjawab untuk jisim zarah asas yang berbeza, mengesahkan model zarah standard.

Gelombang graviti

Ilustrasi graviti

Dikesan pada tahun 2015, gelombang graviti diramalkan pada separuh pertama abad kedua puluh oleh Albert Einstein. Mereka adalah hasil perlanggaran antara dua lubang hitam supermassive.

Imej pertama lubang hitam

Pada tahun 2019, imej lubang hitam diperoleh buat kali pertama, satu lagi ramalan teori relativiti.

Cawangan fizik kontemporari semasa

Antara cawangan fizik kontemporari semasa adalah:

1.- Fizik zarah

2.- Fizik plasma

3.- Pengkomputeran kuantum dan fotonik

4.- Astrofizik dan Kosmologi

5.- Geofizik dan Biofizik.

6.- Fizik atom dan nuklear

7.- Fizik bahan pekat

Cabaran dan aplikasi fizik semasa

Isu -isu fizik yang kini dianggap terbuka dan pembangunan penuh adalah:

-Fizik sistem kompleks, kekacauan dan teori fraktal.

-Sistem dinamik bukan lineal. Pembangunan teknik dan model baru yang membawa kepada penyelesaian sistem tersebut. Antara aplikasinya adalah ramalan cuaca yang lebih baik.

-Teori penyatuan seperti teori rentetan dan teori m. Pembangunan graviti kuantum.

-Fizik cecair dan plasmas dalam rejim bergelora, yang boleh digunakan dalam pembangunan gabungan nuklear terkawal.

-Teori mengenai asal usul bahan gelap dan tenaga gelap. Sekiranya fenomena ini difahami, mungkin navigasi ruang dapat dibangunkan, melalui anti-enak dan pembinaan enjin warp.

-Superconductivity suhu tinggi, yang boleh digunakan dalam penciptaan sistem pengangkutan yang lebih cekap.

Rujukan

1. Feynman, r.P.; Leighton, r.B.; Pasir, m. (1963). Ceramah Feynman mengenai Fizik. ISBN 978-0-201-02116-5.
2. Feynman, r.P. (1965). Watak undang -undang fizikal. ISBN 978-0-262-56003-0.
3. Godfrey-Smith, ms. (2003). Teori dan Realiti: Pengenalan kepada Falsafah Sains.
4. Gribbin, j.R.; Gribbin, m.; Gribbin, j. (1998). Q adalah untuk kuantum: ensiklopedia fizik parti. Tekan Percuma ..
5. Wikipedia. Fizik. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.com