 |  |  |  |  |  |
| |
|
La Física Quàntica, o Mecànica Quàntica, neix a principis del Segle XX per tal d'explicar varis resultats experimentals de fenòmens d'origen microscòpic, que no es podien entendre amb la Física Clàssica.
Abans de 1900, tots els fenòmens s'intentaven explicar mitjançant la Física Clàssica (newtoniana). Hi havia, però, alguns fenòmens que no tenien explicació dins del contexte clàssic: l'observació experimental d'espectres format per ratlles monocromàtiques, la radiació del cos negre, l'efecte fotoelèctric, etc.
En 1900, Max Planck realitza una hipòtesi fonamental en la història de la ciència i que, a la vegada, suposa el neixement de la Física Quàntica. Aquesta hipòtesi és la quantificació de l'energia. Segons Planck, l'energia no és una magnitud continua, sino discreta; la qual només pot agafar uns determinats valors, que estan fixats i són invariables, múltiples d'un valor anomenat quàntum de llum, o fotó. Posteriorment, es va descobrir que altres magnituds físiques com la càrrega elèctrica, la massa, el moment angular, etc. també estan quantificades.
Amb la seva hipòtesi, Planck va poder explicar la radiació del cos negre. Albert Einstein, emprant també la hipòtesi de Planck, va explicar l'efecte fotoelèctric.
Aquesta hipòtesi fou emesa, també, per Albert Einstein que rebé el premi Nobel per les seves interpretacions de l'efecte fotoelèctric, primer signe tangible de l'existència dels fotons.
Aquesta relació que expressa la quantificació de l'energia s'escriu així:
Un altre dels conceptes fonamentals és la idea de la dualitat ona-partícula, idea proposada per primera vegada pel Príncep Louis De Broglie, i que resolgué un altre problema aparegut en aquella època, el dels nivells d'energia dels àtoms, que eren discrets, i no continus com proposava la física clàssica. Aquesta hipòtesi es basa en la idea de suposar que tota partícula (matèria) es pot interpretar en termes d'una ona. Així, en lloc de descriure la velocitat i la posició de la partícula a "l'estil clàssic", parlam de funció d'ona. Mitjançant la funció d'ona, la qual l'hem d'interpretar com a una eina matemàtica, podem obtenir informació sobre el sistema físic que estudiam.
L'obtenció de la funció d'ona passa, inevitablement, per la ressolució de l'anomenada equació d'ona. L'equació d'ona més senzilla, que no té en compte efectes relativistes, va ser proposada per E. Schrödinger el 1926. El mateix any, Paul Dirac en va proposar una que si considerava els efectes relativistes.
El tercer pilar fonamental de la Física Quàntica el trobam en la relació d'incertesa de Werner Heisenberg. Segons Heisenberg, és impossible la mesura simultània de la posicio i del moment lineal d'una mateixa partícula. Només podem parlar de "probabilitats". Aquesta incertesa s'extén a altres magnituds físiques, cosa que fa impossible el seu coneixement exacte i precís.
Per tant, per a resumir, la Física Quàntica estudia fenòmens microscòpics on les partícules són tractades com a ones, les magnituds físiques de les quals a més d'estar quantificades presenten una certa incertesa en la seva mesura i poden no ser mesurables simultàniament.
Un gran èxit de la mecànica quàntica fou resoldre la paradoxa de Gibbs.
Algunes constants de la física quàntica: G, c, ħ, kB, Γ, ε0.
Vegeu: