Kuantum fiziği, çalışılan fenomeni anlamak için kuantum mekaniği yasalarının uygulanmasını gerektiren tüm fizik alanlarını içerir. Kuantum mekaniği, evrendeki nesneleri oluşturan madde parçacıklarının ve bu nesneleri hareketlendiren kuvvet alanlarının temel teorisidir.
Atomdan Yıldızlara: Kuantum Fiziği
Sonsuz küçük (temel parçacıklar) dünyası ile sonsuz büyük dünya (büyük patlama ve kuantum kozmolojisi) arasında, kuantum fiziği atomik, moleküler ve tabii ki nükleer fiziğin tüm alanlarında kullanılır. Bunlar, örneğin; kuantum kimyası, kuantum optiği ve yoğun madde fiziği içerir.
Örneğin, kuantum mekaniğinin yasaları, atomların ve moleküllerin neden kararlı olduklarını, ışığı yayıp emebildiklerini ve aynı zamanda kimyasal reaksiyonlarda birleşebildiklerini açıklar. Süper iletkenlik ve helyumun aşırı akışkanlığı gibi şaşırtıcı olayları açıklıyorlar. Bir süper iletken, belirli bir sıcaklığa soğutulduktan sonra, herhangi bir direnç göstermeden elektriği iletecektir. Bir süper akışkanlık veya süper sıvı, artık herhangi bir iç sürtünmeye sahip olmadığı sıvının durumudur.
Kuantum mekaniği ayrıca, mıknatısların ferromanyetizması, metallerin elektriksel iletkenliği veya yalıtkanların varlığı gibi daha az egzotik olayları da açıklar. Sözde yarı parçacıklar olarak adlandırılan yeni kuantum uyarımlarından oluşan bir hayvanat bahçesi, zaman zaman katı hal fiziğine dahil edilir. En iyi bilinenleri fononlar, magnonlar ve eksitonlardır.
Kuantum mekaniği ayrıca helyum ve döteryumun sentez reaksiyonları ile güneşin neden ve nasıl parladığını da açıklar. Çok sıcak ve sönük yıldızlar olan nötron yıldızları ve beyaz cücelerin varlığını anlamamızı sağlar. Bununla birlikte galaksilerdeki yıldızların bileşimini ve Samanyolu'nun yapısını da anlayabiliriz.
Sonsuz Küçükten Sonsuz Büyüğe: Fizik Kanunları Çerçevesi
Kuantum mekaniği, özel görelilik öğretileriyle ilişkilendirilebilir. Bu teori yerçekimi, uzay ve zamanın yapısı ile ilgilenir. Bu şekilde, sözde kuantum alan teorisinden temel parçacıkların standart modelini oluşturmak mümkün olabilir.
Kuantum mekaniğinin kanunları ile genel görelilik teorisini birleştirme girişiminde bulunulabilir. Kuantum yerçekimi teorisi hala yapım aşamasındadır, ancak en umut verici iki yaklaşım, süper sicim teorisi ve kuantum yerçekiminin döngü teorisidir. Kısacası, hala gelişmekte olan kuantum kozmolojisini mümkün kılıyorlar. W bozonlarının ve Brout-Englert-Higgs bozonunun keşfi gibi deneylerle sağlam bir şekilde desteklenen Standart Modelin aksine, şu anda kuantum yerçekimi teorilerini destekleyecek hiçbir kanıt yoktur.
Kuantum fiziği teorisi oldukça matematikseldir ve dikkatle inşa edilmiştir. Gerçekten de, kuantum mekaniğinin ortodoks Kopenhag yorumunun ötesine geçen çok çeşitli fiziksel yorumları vardır. Kuantum mekaniği, parçacıkların şaşırtıcı ve çok sezgisel olmayan bir tanımını sağlar. Örneğin; bir bakıma dalga olan elektronlar veya fotonlar vb.
Kuantum fiziğinin merkezinde, tüm fiziksel süreçler için gizemli olasılık genlikleri vardır. Fiziksel niceliklerin değerleri daha sonra olasılık yasaları kullanılarak bir ölçüm sırasında belirlenir. Olasılık genlikleri, girişim, kırınım ve diğer fenomenleri sergiler. Bunlar, titreşen tellerde veya rezonans odalarında duran dalgalara benzer. Atomlardan ve elektromanyetik alandan başlayarak birçok fiziksel sistemde enerjinin miktarının belirlenmesine yol açarlar. Dalgaları veya klasik parçacıkları içeren fenomenlerin yorumlanmasını sınırlarlar. Örneğin, Heisenberg'in eşitsizlikleri, bir elektrona aynı anda hem hız hem de konum atamaya izin vermez.
Kuantum Fiziği ve Teknolojisi
Kuantum fiziği aynı zamanda modern teknolojinin kalbidir, çünkü yasaları lazerlerin, maserlerin, CCD'lerin ve okuyucularımızın, bilgisayarlarımızın elektronik bileşenlerinin çalışma şeklinin temelidir. MRI ve NMR tabanlı teknikler ve elektron mikroskobu alanı da var.
Birkaç on yıl içinde, Iter'in yerini alabilecek kontrollü füzyon reaktörleri, Iter gibi süper iletken mıknatıslar kullanacak. Kuantum bilgisinin genç disiplinleri ve efsanevi kuantum bilgisayarları ile büyük bir teknolojik devrim de eli kulağında olabilir. Hatta kuantum mekaniğinin biyoloji ve nörobilimde nasıl bir rol oynayabileceği konusunda spekülasyonlar var.
Yorum Gönder