Studi Fisika Kontemporer, Cabang dan Aplikasi

Itu Fisika Kontemporer Itu adalah salah satu yang berkembang selama periode kontemporer, antara revolusi Prancis hingga saat ini, yaitu, dari abad ke -18 hingga saat ini. Dengan cara ini, fisika modern dan teori terbaru tentang partikel dan kosmologi dianggap sebagai bagian dari fisika kontemporer.

Hukum mekanika yang terkenal dan gravitasi universal Isaac Newton, serta hukum gerakan planet yang diformulasikan oleh Johannes Kepler, dianggap sebagai bagian dari Fisika Klasik, Sejak mereka berasal dari abad ketujuh belas dan bukan bagian dari fisika kontemporer.

Albert Einstein adalah fisikawan fisika kontemporer yang paling berpengaruh

[TOC]

Bidang studi

Secara formal, studi fisika meliputi fenomena alam, seperti perubahan keadaan pergerakan tubuh, sifat karakteristik materi, komponen fundamentalnya dan interaksi di antara mereka.

Tentu saja, asalkan perubahan ini tidak melibatkan pembentukan zat atau proses biologis baru. Definisi ini valid untuk fisika klasik dan kontemporer.

Sekarang kita akan fokus pada penemuan utama dan teori fisik yang dikembangkan dari Revolusi Prancis hingga saat ini, pada urutan singkat dan kurang lebih kronologis:

XVIII dan XIX berabad -abad

-Listrik ditemukan kembali dan model kekuatan elektrostatik, magnet dan teori elektromagnetik diciptakan.

-Konsep energi potensial dan energi kinetik muncul, serta bidangnya.

-Energi, materi dan hukum konservasi muatan listrik ditetapkan.

-Teori cahaya bergelombang muncul dan untuk pertama kalinya ada pengukuran kecepatan cahaya yang tepat. Interaksi cahaya dengan medan listrik dan magnet juga dipelajari.

-Dengan revolusi industri, kebangkitan termodinamika terjadi. Hukum kedua termodinamika diucapkan dan kemudian konsep entropi, juga teori kinetik gas, mekanika statistik dan persamaan Boltzmann.

-Hukum Radiasi Badan (Hukum Stefan) dan hukum perpindahan panjang gelombang yang dikeluarkan oleh badan panas berdasarkan suhunya (hukum Wien) ditemukan.

-Gelombang elektromagnetik muncul, secara teoritis diprediksi, selain x -rays, radioaktivitas alami dan elektron, semua ini pada akhir abad ke -19.

Fisika modern sampai paruh pertama abad kedua puluh

Pada saat ini, teori -teori klasik mengalami periode dalam krisis, karena banyak fenomena yang ditemukan pada abad ke -19 tidak dapat dijelaskan dengan teori -teori ini. Jadi perlu untuk mengembangkan fisika baru, yang dikenal sebagai Fisika Modern, yang secara fundamental mencakup mekanika kuantum dan teori relativitas.

Dapat melayani Anda: keseimbangan stabil: konsep dan contoh

Bidang pengembangan utama dalam fisika kontemporer

Fisika modern dimulai pada tahun 1900 dengan penemuan Hukum Radiasi Tubuh Hitam oleh Max Planck, di mana konsep berapa banyak energi dalam interaksi radiasi dengan materi.

Model Atom

Fisika kontemporer menjelaskan struktur internal neutron dan proton. Di sini neutron (kiri) diwakili, terdiri dari quark up dan dua quark turun, sedangkan proton (kanan) terdiri dari dua ke atas dan ke bawah. Disintegrasi beta adalah proses di mana neutron menjadi proton, dengan mengeluarkan w-boson, yang pada gilirannya hancur dalam elektron dan antineutrine. Sumber: f. Zapata.

Pada periode ini model atom dikembangkan di mana atom muncul terdiri dari partikel yang lebih kecil dari atom itu sendiri. Ini adalah elektron, proton dan neutron.

Pada awal abad ke -20 Ernest Rutherford menemukan inti atom dan mengembangkan model atom dengan inti sentral yang positif dan masif, dikelilingi oleh partikel cahaya dengan beban negatif. Namun. Model ini disisihkan dalam waktu singkat, untuk kepentingan model yang lebih disesuaikan dengan penemuan baru.

Foton

Albert Einstein mengusulkan pada tahun 1905 bahwa berapa banyak bercahaya, disebut Foton, Mereka adalah satu -satunya cara untuk menjelaskan efek fotolistrik. Foton adalah pencahayaan terkecil dari energi cahaya, yang tergantung pada frekuensinya.

Teori Relativitas dan Unifikasi 

Representasi lubang cacing atau jembatan Einstein-Rosen

Teori Relativitas Khusus, penciptaan Einstein yang paling terkenal, menetapkan bahwa waktu dan massa adalah jumlah fisik yang bergantung pada sistem referensi.

Dengan cara ini perlu untuk menerapkan koreksi relativistik dengan hukum gerakan klasik.

Di sisi lain, teori umum relativitas Albert Einstein menetapkan bahwa gravitasi bukanlah kekuatan, tetapi konsekuensi dari kelengkungan ruang-temporal, yang dihasilkan oleh tubuh dengan massa seperti matahari dan planet-planet. Ini akan menjelaskan presesi perihelium merkuri dan memprediksi kelengkungan cahaya.

Fleksi cahaya oleh tubuh besar seperti matahari diverifikasi tanpa keraguan. Fenomena ini adalah yang menghasilkan lensa gravitasi.

Jadi para ilmuwan mulai memikirkan teori-teori penyatuan, di mana gravitasi dan elektromagnetisme adalah manifestasi dari ruang-ruang yang terdistorsi dari dimensi lebih besar dari empat, seperti teori Kaluza-Klein.

Kosmologi 

Kemungkinan teoretis dari alam semesta yang berkembang kemudian muncul, berkat karya Alexander Friedman berdasarkan teori umum relativitas, sebuah fakta yang dikonfirmasi kemudian.

Lubang hitam muncul sebagai solusi dari persamaan Einstein. Fisikawan Hindu Chandrasekhar menetapkan batas keruntuhan bintang untuk menghasilkan lubang hitam.

Penemuan penting adalah dari efek compton, yang dengannya foton, meskipun tidak memiliki massa, memang memiliki sejumlah gerakan (momentum) yang sebanding dengan kebalikan dari panjang gelombang mereka. Konstanta proporsionalitas adalah Konstanta Planck.

Mekanika kuantum

Eksperimen kucing Schrödinger adalah paradoks dari mekanika kuantum

Dengan kedatangan mekanika kuantum, dualitas gelombang-partikel juga ditetapkan. Teori itu meramalkan keberadaan antimateri, yang memang ditemukan. Neutron juga muncul dan dengan itu model atom baru: model mekanik.

Dapat melayani Anda: solusi panas: bagaimana itu dihitung, aplikasi dan latihan

Kontribusi penting adalah dari putaran, Properti partikel subatomik yang mampu, antara lain, untuk menjelaskan efek magnetik.

Fisika nuklir

Cabang fisika kontemporer ini muncul ketika proses nuklir fisi dan fusi ditemukan. Yang pertama mengarah ke bom atom dan energi nuklir, yang kedua menjelaskan produksi energi oleh bintang -bintang, tetapi juga memunculkan pompa H.

Dalam pencarian fusi nuklir terkontrol, ditemukan bahwa proton dan neutron memiliki struktur internal: Quark, konstituen mendasar proton dan neutron.

Sejak itu, quark dan elektron dianggap partikel mendasar, tetapi partikel fundamental baru muncul: Muon, Pion, Tau Lepton dan Neutrinos.

Penemuan penting

Paruh pertama abad ke -20 memuncak dengan kontribusi penting dari fisika kontemporer:

-Superkonduktivitas dan berlebihan

-Maser dan laser.

-Resonansi magnetik inti atom, penemuan yang menimbulkan sistem diagnostik non-invasif saat ini.

-Perkembangan teoretis yang hebat seperti Quantha.

Fisika zaman kita (paruh kedua abad kedua puluh)

Stephen Hawking adalah salah satu fisikawan paling berpengaruh dari abad kedua puluh dan dua puluh abad pertama

Teori BCS

Teori ini menjelaskan superkonduktivitas, yang menetapkan elektron itu, yang merupakan partikel Fermionik, Mereka berinteraksi dengan jaringan kristal sedemikian rupa sehingga pasangan elektronik dibentuk dengan perilaku boson.

Teorema Bell

Memunculkan konsep interlacing kuantum dan kemungkinan aplikasi dalam komputasi kuantum. Selain itu, teleportasi kuantum dan kriptografi kuantum diusulkan, di mana implementasi eksperimental pertama telah dilakukan.

Model standar

Penemuan quark mengikuti penciptaan Model partikel standar Elementals, dengan dua anggota lagi: The Bosons W dan Z.

Materi gelap

Anomali diamati dalam kecepatan rotasi bintang di sekitar pusat galaksi, jadi Vera Rubin mengusulkan keberadaan materi gelap sebagai penjelasan yang mungkin.

Ngomong -ngomong, materi gelap ada bukti penting, karena temuan lensa gravitasi tanpa massa yang terlihat yang menjelaskan kelengkungan cahaya.

Area studi penting lainnya adalah entropi lubang hitam dan radiasi menjajakan.

Dapat melayani Anda: bulan

Perluasan yang dipercepat dari alam semesta juga telah dikonfirmasi dan diyakini bahwa energi gelap bertanggung jawab.

Fisika hari ini 

The Tau Neutrino

Abad ke-21 dimulai dengan produksi eksperimental plasma quark-gluón dan penemuan tau neutrino.

Latar belakang microwave kosmik

Pengamatan yang tepat dari latar belakang microwave kosmik juga dibuat, yang menjelaskan teori pelatihan awal alam semesta.

Boson Higgs

Ilustrasi Boson Higgs

Penemuan yang sangat dikomentari adalah boson Higgs, partikel yang bertanggung jawab atas massa partikel fundamental yang berbeda, mendukung model partikel standar.

Gelombang gravitasi

Ilustrasi Wavours Gravitational

Terdeteksi pada tahun 2015, gelombang gravitasi diprediksi pada paruh pertama abad kedua puluh oleh Albert Einstein. Mereka adalah hasil dari tabrakan antara dua lubang hitam supermasif.

Gambar pertama lubang hitam

Pada 2019, citra lubang hitam diperoleh untuk pertama kalinya, prediksi teori relativitas lainnya.

Cabang Fisika Kontemporer Saat Ini

Di antara cabang -cabang fisika kontemporer saat ini adalah:

1.- Fisika partikel

2.- Fisika plasma

3.- Komputasi kuantum dan fotonik

4.- Astrofisika dan Kosmologi

5.- Geofisika dan Biofisika.

6.- Fisika atom dan nuklir

7.- Fisika materi terkondensasi

Tantangan dan Aplikasi Fisika Saat Ini

Masalah fisika yang saat ini dianggap terbuka dan perkembangan penuh adalah:

-Fisika sistem kompleks, kekacauan dan teori fraktal.

-Sistem dinamis non-lineal. Pengembangan teknik dan model baru yang mengarah pada solusi sistem tersebut. Di antara aplikasinya adalah prediksi cuaca yang lebih baik.

-Teori unifikasi seperti teori dan teori string m. Pengembangan gravitasi kuantum.

-Fisika cairan dan plasma dalam rezim turbulen, yang dapat diterapkan dalam pengembangan fusi nuklir terkontrol.

-Teori tentang asal mula materi gelap dan energi gelap. Jika fenomena ini dipahami, mungkin navigasi ruang angkasa dapat dikembangkan, melalui anti-kebiasaan dan pembangunan mesin warp.

-Superkonduktivitas suhu tinggi, berlaku dalam penciptaan sistem transportasi yang lebih efisien.

Referensi

1. Feynman, r.P.; Leighton, r.B.; Pasir, m. (1963). Kuliah Feynman tentang Fisika. ISBN 978-0-201-02116-5.
2. Feynman, r.P. (1965). Karakter Hukum Fisik. ISBN 978-0-262-56003-0.
3. Godfrey-Smith, hlm. (2003). Teori dan Realitas: Pengantar Filsafat Sains.
4. Gribbin, J.R.; Gribbin, m.; Gribbin, J. (1998). Q adalah untuk kuantum: ensiklopedia fisika partle. Kebebasan media ..
5. Wikipedia. Fisika. Diperoleh dari: di.Wikipedia.com