Samtidig fysikkstudie, filialer og applikasjoner

De Samtidig fysikk Det er den som utvikler seg i samtidens periode, mellom den franske revolusjonen til i dag, det vil si fra 1700 -tallet til i dag. På denne måten regnes moderne fysikk og de nyeste teoriene om partikler og kosmologi som en del av samtidens fysikk.

De velkjente lovene om mekanikk og den universelle gravitasjonen av Isaac Newton, så vel som lovene i planetenes bevegelse formulert av Johannes Kepler, regnes som en del av Klassisk fysikk, Siden de dateres fra det syttende århundre og ikke er en del av moderne fysikk.

Albert Einstein er den mest innflytelsesrike fysikeren i samtidens fysikk

[TOC]

Studieretning

Formelt sett inkluderer studiet av fysikk naturfenomener, for eksempel endringen i bevegelsestilstanden, de karakteristiske egenskapene til materie, dens grunnleggende komponenter og interaksjonene mellom dem.

Selvfølgelig, forutsatt at disse endringene ikke innebærer dannelse av nye biologiske stoffer eller prosesser. Denne definisjonen er gyldig for både klassisk og moderne fysikk.

Nå vil vi fokusere på de viktigste funnene og fysiske teoriene som er utviklet fra den franske revolusjonen til i dag, kort sagt og mer eller mindre kronologisk orden:

Xviii og xix århundrer

-Elektrisitet ble gjenoppdaget og den elektrostatiske modellen for styrke, magnetisme og elektromagnetisk teori ble opprettet.

-Begrepene potensiell energi og kinetisk energi dukket opp, så vel som feltet.

-Lov om energi, materie og elektrisk ladning ble opprettet.

-Den bølgende teorien om lys gjorde sitt utseende, og for første gang var det en presis måling av lysets hastighet. Lysinteraksjoner med elektriske og magnetiske felt ble også studert.

-Med den industrielle revolusjonen fant fremveksten av termodynamikk sted. Den andre loven om termodynamikk ble gitt ut og senere begrepet entropi, også den kinetiske teorien om gasser, statistisk mekanikk og Boltzmann -ligningen.

-Likens strålingslov (Stefan Law) og bølgelengdeforskyvningsloven utstedt av et varmt organ basert på dens temperatur (Wien -loven) ble oppdaget.

-Elektromagnetiske bølger oppstår, teoretisk spådd, i tillegg til x -stråler, naturlig radioaktivitet og elektron, alt dette på slutten av 1800 -tallet.

Moderne fysikk til første halvdel av det tjuende århundre

På dette tidspunktet gikk klassiske teorier gjennom en periode i krise, siden mange av fenomenene som ble oppdaget på det nittende århundre ikke kunne forklares med disse teoriene. Så det var nødvendig å utvikle en ny fysikk, kjent som Moderne fysikk, som grunnleggende inkluderer kvantemekanikk og relativitetsteorien.

Kan tjene deg: Stabil balanse: konsept og eksempler

Hovedområder for utvikling i moderne fysikk

Moderne fysikk begynte i 1900 med oppdagelsen av Black Body Radiation Law av Max Planck, der begrepet Hvor mange energi I samspillet mellom stråling og materie.

Atommodeller

Samtidens fysikk forklarer den indre strukturen til nøytron og proton. Her er nøytronet (til venstre) representert, sammensatt av en kvark opp og to kvark ned, mens protonet (til høyre) består av to opp og en ned. Beta-oppløsning er prosessen der nøytron blir et proton, ved å utstede et W-boson, som igjen går i oppløsning i et elektron og en antineutrin. Kilde: f. Zapata.

I denne perioden ble atommodellene utviklet der atomet vises sammensatt av partikler mindre enn atomet i seg selv. Dette er elektroner, protoner og nøytroner.

På begynnelsen av 1900 -tallet oppdaget Ernest Rutherford atomkjernen og utviklet en atommodell med en positiv og massiv sentral kjerne, omgitt av lette partikler med negativ belastning. derimot. Denne modellen ble satt av på kort tid, til fordel for modeller som var mer justert til de nye funnene.

Fotonet

Albert Einstein foreslo i 1905 at hvor mange lysende, ringte Fotoner, De var den eneste måten å forklare den fotoelektriske effekten. Et foton er den minste belysningen av lysenergi, som avhenger av frekvensen.

Relativitet og foreningsteorier 

Representasjon av et ormhull eller bro av Einstein-Rosen

Den spesielle relativitetsteorien, den mest kjente opprettelsen av Einstein, fastslår at tid og masse er fysiske mengder som er avhengige av referansesystemet.

På denne måten var det nødvendig å implatere relativistiske korreksjoner til lovene i klassisk bevegelse.

På den annen side fastslår den generelle teorien om relativiteten til Albert Einstein at tyngdekraften ikke er en styrke, men en konsekvens av den rom-tidsmessige krumningen, produsert av kroppene med masse som solen og planetene. Dette vil forklare presesjonen til kvikksølvets perihelium og spår lysets krumning.

Lysfleksjonen av en massiv kropp som solen ble bekreftet uten tvil. Dette fenomenet er det som produserer gravitasjonslinser.

Så forskere begynte å tenke på foreningsteorier, der tyngdekraft og elektromagnetisme er manifestasjoner av forvrengte rom med dimensjonalitet større enn fire, for eksempel Kaluza-Kleins teori.

Kosmologi 

Den teoretiske muligheten for et ekspanderende univers dukket da opp, takket være verkene til Alexander Friedman basert på den generelle relativitetsteorien, et faktum som ble bekreftet senere.

Svarte hull dukket opp som løsninger fra Einsteins ligninger. Hindufysiker Chandrasekhar etablerte grensen for den stellar kollapsen for å generere et svart hull.

En viktig oppdagelse var den av Compton -effekten, som det er fastslått at fotoner, til tross for at de ikke har noen masse, har en mengde bevegelse (momentum) proporsjonalt med det omvendte bølgelengden. Proporsjonalitetskonstanten er Planck konstant.

Kvantemekanikk

Schrödingers katteeksperiment er et paradoks av kvantemekanikk

Med ankomsten av kvantemekanikk etableres også bølgepartikkel dualitet. Teorien spådde eksistensen av antimatter, som faktisk ble oppdaget. Nøytronet dukket også opp og med det en ny atommodell: den mekaniske modellen.

Kan tjene deg: Løsningsvarme: Hvordan det beregnes, applikasjoner og øvelser

Et viktig bidrag er det av snurre rundt, En egenskap av subatomiske partikler som blant annet kan forklare magnetiske effekter.

Atomfysikk

Denne grenen av moderne fysikk vises når kjernefysiske prosesser med fisjon og fusjon blir oppdaget. Den første førte til atombomben og kjernefysisk energi, den andre forklarer produksjonen av energi fra stjernene, men ga også hopp til H -pumpen.

I søket etter kontrollert kjernefusjon ble det oppdaget at proton og nøytron har intern struktur: Quarks, grunnleggende bestanddeler av protoner og nøytroner.

Siden den gang anses kvarker og elektroner som grunnleggende partikler, men nye grunnleggende partikler dukket opp: Muon, Pion, Tau Lepton og nøytrinoer.

Viktige funn

Første halvdel av 1900 -tallet kulminerer med viktige bidrag fra samtidens fysikk:

-Superledelse og overflødighet

-Maseren og laseren.

-Den magnetiske resonansen til atomkjerner, oppdagelse som gir opphav til de nåværende ikke-invasive diagnostiske systemene.

-Stor teoretisk utvikling som Quantha.

Fysikken i vår tid (andre halvdel av det tjuende århundre)

Stephen Hawking er en av de mest innflytelsesrike fysikerne i det tjuende og tjueførste århundre

BCS -teori

Denne teorien forklarer superledelse, som fastslår at elektroner, som er partikler Fermionics, De samhandler med det krystallinske nettverket på en slik måte at elektroniske par dannes med Bosons -oppførsel.

Bells teorem

Gir opphav til begrepet Kvantuminlacing og dens mulige applikasjoner i kvantedatamaskin. I tillegg foreslås kvantet teleportering og kvantekryptografi, hvorav de første eksperimentelle implementeringene allerede er utført.

Standardmodellen

Oppdagelsen av kvarkene fulgte opprettelsen av Standard partikkelmodell Elementals, med ytterligere to medlemmer: Bosons w og z.

Mørk materie

Anomalier ble observert i rotasjonshastigheten til stjernene rundt sentrum av galaksen, så Vera Rubin foreslår eksistensen av mørk materie som en mulig forklaring.

Forresten, av den mørke saken er det viktige bevis, på grunn av funnet av gravitasjonslinser uten synlig masse som forklarer lysets krumning.

Et annet viktig studieområde er det av entropien av sorte hull og hawking stråling.

Kan tjene deg: måne

Den akselererte utvidelsen av universet er også bekreftet, og det antas at mørk energi er ansvarlig.

Dagens fysikk 

Tau Neutrino

Det 21. århundre begynte med den eksperimentelle produksjonen av et Quark-Gluón-plasma og oppdagelsen av Tau-nøytrino.

Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen

Det ble også gjort presise observasjoner av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, som kaster lys over de tidlige treningsteoriene til universet.

Higgs Boson

Higgs Boson Illustrasjon

En veldig kommentert oppdagelse er den fra Boson of Higgs, partikkelen som er ansvarlig for massen til de forskjellige grunnleggende partiklene, og støtter standardpartikkelmodellen.

Gravitasjonsbølger

Gravitational Wavor Illustrasjon

Detektert i 2015 ble gravitasjonsbølger spådd i første halvdel av det tjuende århundre av Albert Einstein. De er resultatet av kollisjonen mellom to supermassive sorte hull.

Det første bildet av et svart hull

I 2019 ble bildet av et svart hull oppnådd for første gang, en annen av spådommene om relativitetsteori.

Nåværende moderne fysikkgrener

Blant grenene til nåværende moderne fysikk er:

1.- Partikkelfysikk

2.- Plasmafysikk

3.- Kvantum og fotonisk databehandling

4.- Astrofysikk og kosmologi

5.- Geofysikk og biofysikk.

6.- Atom- og kjernefysikk

7.- Kondensert materie fysikk

Nåværende fysikkutfordringer og applikasjoner

Problemene med fysikk som for tiden anses som åpne og som er full utvikling er:

-Fysikken til komplekse systemer, kaos og fraktale teorier.

-Ikke-lineale dynamiske systemer. Utvikling av nye teknikker og modeller som fører til løsningen av slike systemer. Blant applikasjonene er en bedre værprediksjon.

-Foreningsteorier som strengteorier og teori m. Utvikling av kvantetyngdekraft.

-Fysikken til væsker og plasmaer i turbulent regime, som kan brukes i utviklingen av kontrollert atomfusjon.

-Teorier om opprinnelsen til mørk materie og mørk energi. Hvis disse fenomenene ble forstått, kunne kanskje romnavigasjon utvikles, gjennom anti-mainnhet og konstruksjon av varpmotorer.

-Høytemperatur superledelse, anvendelig i opprettelsen av mer effektive transportsystemer.

Referanser

1. Feynman, r.P.; Leighton, r.B.; Sands, m. (1963). Feynman foreleser om fysikk. ISBN 978-0-201-02116-5.
2. Feynman, r.P. (1965). Karakteren til fysisk lov. ISBN 978-0-262-56003-0.
3. Godfrey-Smith, p. (2003). Teori og virkelighet: En introduksjon til vitenskapsfilosofien.
4. Gribbin, J.R.; Gribbin, m.; Gribbin, J. (1998). Q er for kvantum: et leksikon av partle -fysikk. Fri presse ..
5. Wikipedia. Fysikk. Hentet fra: i.Wikipedia.com