Kvantinė fizika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. 양자 물리학 vok. Quantenphysik, f rus. 양자 물리학, 프랑. physique quantique, f ... Fizikos terminų žodynas
이 용어에는 다른 의미가 있습니다. 고정 상태를 참조하십시오. 정지 상태(라틴어로 정지해 있고 움직이지 않음)는 양자 시스템의 상태로, 그 에너지와 기타 역학이 ... Wikipedia
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다음 하위 섹션이 있습니다(목록이 불완전함). 양자 역학 대수 양자 이론 양자장 이론 양자 전기 역학 양자 색역학 양자 열역학 양자 중력 초끈 이론 참조 ... ... Wikipedia
양자 역학 불확정성 원리 소개 ... 수학 공식 ... 기초 ... Wikipedia
물리학. 1. 물리학의 주제와 구조 바. 가장 단순하면서도 동시에 연구하는 과학 naib. 우리 주변의 물질 세계의 물체의 일반적인 속성과 운동 법칙. 이 공통점으로 인해 물리적 현상이 없는 자연 현상은 없습니다. 속성 ... 물리적 백과사전
초핵 물리학은 핵 물리학과 소립자 물리학의 접점에 있는 물리학의 한 분야로, 연구 주제는 양성자 및 중성자 외에 하이퍼론의 다른 소립자를 포함하는 핵 유사 시스템입니다. 또한 ... ... 위키피디아
가속기에서 입자의 역학뿐만 아니라 입자 가속기의 구성 및 작동과 관련된 수많은 기술적 문제를 연구하는 물리학의 한 분과입니다. 가속기 물리학에는 입자의 생성 및 축적과 관련된 질문이 포함됩니다. Wikipedia
결정 물리학 결정 결정학 결정 격자 결정 격자의 유형 결정의 회절 역 격자 위그너 자이츠 셀 브릴루앙 영역 기본 구조 인자 원자 산란 인자 ... ... Wikipedia
양자논리학은 양자이론의 원리를 고려한 문장에 대한 추론에 필요한 논리학의 한 부분이다. 이 연구 영역은 1936년 Garit Bierhof와 John von Neumann의 작업에 의해 설립되었으며, ... ... Wikipedia
서적
- 양자 물리학, Martinson Leonid Karlovich. 양자 물리학의 기초가 되는 이론 및 실험 자료를 자세히 소개합니다. 기본적인 양자 개념의 물리적 내용과 수학적 ...
- 양자 물리학, Sheddad Qaid-Sala Ferron. 우리의 전 세계와 그 안에 있는 모든 것 - 집, 나무, 심지어 사람까지! - 작은 입자로 이루어져 있다. "과학에 관한 첫 번째 책"시리즈의 "양자 물리학"책은 우리에게 보이지 않는 것에 대해 알려줍니다 ...
과학
양자 물리학은 우주에서 가장 작은 것인 아원자 입자의 거동을 연구함으로써 작동합니다. 이것은 비교적 새로운 과학이며, 물리학자들이 왜 방사선의 영향 중 일부를 설명할 수 없는지에 대한 질문에 관심을 갖게 된 20세기 초에야 그렇게 되었습니다. 당시의 혁신가 중 한 명인 막스 플랑크는 에너지가 있는 작은 입자를 연구하기 위해 "양자"라는 용어를 사용하여 "양자 물리학"이라는 이름을 사용했습니다. 플랑크는 전자에 포함된 에너지의 양이 임의적이지 않지만 "양자" 에너지 표준과 일치한다고 말했습니다. 이 지식을 실제로 적용한 첫 번째 결과 중 하나는 트랜지스터의 발명이었습니다.
표준 물리학의 융통성 없는 법칙과 달리 양자 물리학의 규칙은 깨질 수 있습니다. 과학자들이 물질과 에너지 연구의 한 측면을 다루고 있다고 믿을 때 이 분야의 작업이 얼마나 예측할 수 없는지를 상기시키는 새로운 사건이 발생합니다. 그러나 그들은 무슨 일이 일어나고 있는지 완전히 이해하지 못하더라도 자신의 작업 결과를 사용하여 때때로 환상적이라고 할 수 있는 새로운 기술.
미래에 양자 역학은 군사 기밀을 안전하게 유지하고 사이버 도둑으로부터 은행 계좌를 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다. 과학자들은 현재 일반 PC를 훨씬 능가하는 양자 컴퓨터를 연구하고 있습니다. 아원자 입자로 나뉩니다 항목은 눈 깜짝할 사이에 한 곳에서 다른 곳으로 쉽게 이동할 수 있습니다.그리고 아마도 양자 물리학은 우주가 무엇으로 이루어져 있고 생명이 어떻게 시작되었는지에 대한 가장 흥미로운 질문에 답할 수 있을 것입니다.
다음은 양자 물리학이 세상을 어떻게 바꿀 수 있는지에 대한 사실입니다. Niels Bohr가 말했듯이 "양자 역학에 충격을 받지 않은 사람은 양자 역학이 어떻게 작동하는지 이해하지 못합니다."
난기류 관리
머지 않아 양자 물리학 덕분에 비행기에 주스를 흘리게 만드는 난기류 영역을 제거하는 것이 가능할 것입니다. 실험실에서 극저온 가스 원자에 양자 난류를 생성함으로써 브라질 과학자들은 비행기와 보트가 충돌하는 난류 영역을 이해할 수 있을 것입니다. 수세기 동안 난기류는 실험실 환경에서 복제하기 어렵기 때문에 과학자들을 당혹스럽게 만들었습니다.
난기류는 기체나 액체 덩어리로 인해 발생하지만 자연에서는 무작위로 예기치 않게 형성되는 것으로 보입니다. 난류 지대는 물과 공기에서 형성될 수 있지만 과학자들은 극저온 가스 원자 또는 초유체 헬륨이 있는 상태에서도 형성될 수 있음을 발견했습니다. 통제된 실험실 조건에서 이 현상을 연구함으로써 과학자들은 언젠가 난류 지대가 나타날 위치를 정확하게 예측할 수 있을 것이며 아마도 자연에서 이를 통제할 수 있을 것입니다.
스핀트로닉스
MIT에서 개발된 새로운 자기 반도체는 미래에 훨씬 더 빠른 에너지 효율적인 전자 장치로 이어질 수 있습니다. 스핀트로닉스라고 불리는 이 기술은 전자의 스핀 상태를 사용하여 정보를 전송하고 저장합니다. 기존의 전자 회로는 전자의 전하 상태만 사용하는 반면, 스핀트로닉스는 전자의 스핀 방향을 이용합니다.
스핀트로닉 회로를 사용하여 정보를 처리하면 한 번에 두 방향에서 데이터를 축적할 수 있으므로 전자 회로의 크기도 줄일 수 있습니다. 이 새로운 물질은 스핀 방향에 따라 반도체에 전자를 주입합니다. 전자는 반도체를 통과하여 출력 측에서 스핀 검출기가 될 준비가 됩니다. 과학자들은 새로운 반도체가 실온에서 작동할 수 있고 광학적으로 투명하기 때문에 터치 스크린 및 태양 전지판과 함께 작동할 수 있다고 말합니다. 그들은 또한 발명가가 훨씬 더 기능이 풍부한 장치를 만드는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다.
평행 세계
우리에게 시간 여행을 할 수 있는 기회가 주어진다면 우리 삶이 어떨지 생각해 본 적이 있습니까? 히틀러를 죽이겠습니까? 아니면 고대 세계를 보기 위해 로마 군단에 합류하시겠습니까? 그러나 우리 모두는 시간을 되돌릴 수 있는 기회가 주어진다면 무엇을 할 것인지에 대한 환상을 가지고 있지만, 캘리포니아 산타 바바라 대학의 과학자들은 이미 과거의 원한을 재건하기 위한 길을 닦고 있습니다.
2010년의 실험에서 과학자들은 물체가 두 개의 다른 세계에 동시에 존재할 수 있음을 증명할 수 있었습니다. 그들은 작은 금속 조각을 분리했고 특별한 조건에서 금속이 움직이면서 동시에 멈춰 있다는 것을 발견했습니다. 그러나 누군가는 이 관찰을 과로로 인한 망상이라고 생각할 수도 있지만 물리학자들은 어떤 물체를 관찰한 결과 우주에서 물체가 두 부분으로 분해된다는 사실을 알 수 있다고 말합니다. 평행 세계의 이론은 만장일치로 모든 물체는 절대적으로 분해된다고 말합니다.
이제 과학자들은 붕괴의 순간을 "점프"하고 우리가 보지 못하는 세계로 들어가는 방법을 알아 내려고 노력하고 있습니다. 양자 입자가 시간적으로 앞뒤로 움직이기 때문에 시간에 따라 평행 우주로의 이러한 여행은 이론적으로 작동해야 합니다. 이제 과학자들이 해야 할 일은 양자 입자를 사용하여 타임머신을 만드는 것뿐입니다.
양자점
머지 않아 양자 물리학자들은 의사들이 체내에서 암세포를 감지하고 암세포가 퍼진 곳을 정확히 찾아내는 데 도움을 줄 수 있을 것입니다. 과학자들은 양자점이라고 하는 일부 작은 반도체 결정이 자외선에 노출되면 빛을 낼 수 있다는 것을 발견했으며 특수 현미경을 사용하여 사진을 찍기도 했습니다. 그런 다음 그들은 암세포에 "매력적인" 특수 물질과 결합되었습니다. 체내에 들어오면 발광 양자점이 암세포에 유인되어 의사에게 정확히 어디를 봐야 하는지 알려줍니다. 빛은 꽤 오랫동안 지속되며 과학자들에게는 특정 유형의 암 특성에 맞게 포인트를 조정하는 과정이 비교적 간단합니다.
첨단 과학은 확실히 많은 의학적 발전에 책임이 있지만, 인간은 수세기 동안 질병과 싸우는 다른 많은 수단에 의존해 왔습니다.
기도
아메리카 원주민, 치유의 무당, 양자 물리학의 선구자들의 공통점이 무엇인지 상상하기 어렵습니다. 그러나 그들 사이에는 여전히 공통점이 있습니다. 이 이상한 과학 분야의 초기 탐험가 중 한 명인 Niels Bohr는 우리가 현실이라고 부르는 것의 대부분이 "관찰자 효과", 즉 일어나는 일과 그것을 보는 방식 사이의 관계에 달려 있다고 믿었습니다. 이 주제는 양자 물리학 전문가들 사이에서 심각한 논쟁을 불러 일으켰지만 반세기 전에 보어가 수행한 실험에서 그의 가정이 확인되었습니다.
이 모든 것은 우리의 의식이 현실에 영향을 미치고 현실을 바꿀 수 있음을 의미합니다. 반복되는 기도의 말과 무당의 의례 의식은 현실을 만드는 '파도'의 방향을 바꾸려는 시도일 수 있다. 대부분의 의식은 또한 수많은 관찰자들 앞에서 거행되는데, 관찰자들로부터 더 많은 "치유의 물결"이 뿜어져 나올수록 현실에 더 강력하게 영향을 미친다는 것을 나타냅니다.
객체의 관계
물체의 상호 연결은 태양 에너지에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 물체의 상호 연결은 실제 물리적 공간에서 분리된 원자의 양자 상호 의존성을 의미합니다. 물리학자들은 광합성이나 빛을 에너지로 변환하는 역할을 하는 식물 부분에서 상호 연결이 형성될 수 있다고 믿습니다. 광합성을 담당하는 구조인 발색단은 수신된 빛의 95%를 에너지로 전환할 수 있습니다.
과학자들은 이제 효율적인 천연 태양 전지를 만들기 위해 이 양자 수준 관계가 태양 에너지 생성에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 연구하고 있습니다. 그들은 또한 조류가 양자 역학의 일부 조항을 사용하여 빛으로부터 받은 에너지를 이동하고 동시에 두 장소에 저장할 수 있음을 발견했습니다.
양자 컴퓨팅
양자 물리학의 또 다른 중요한 측면은 컴퓨터 분야에 적용할 수 있습니다. 이 분야에서는 특별한 유형의 초전도 요소가 컴퓨터에 전례 없는 속도와 성능을 제공합니다. 연구원들은 이 요소가 인공 원자처럼 행동한다고 설명합니다. 왜냐하면 그것들은 별개의 에너지 준위 사이를 이동할 때만 에너지를 얻거나 잃을 수 있기 때문입니다. 가장 복잡한 원자는 다섯 가지 수준의 에너지를 가지고 있습니다. 이 복잡한 시스템("kudit")은 두 가지 수준의 에너지("qubit")만 있었던 이전 원자의 작업에 비해 상당한 이점이 있습니다. 큐비트와 큐비트는 표준 컴퓨터에서 사용되는 비트의 일부입니다. 양자 컴퓨터는 작업에 양자 역학 원리를 사용하여 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 정확하게 계산을 수행할 수 있습니다.
그러나 양자 컴퓨팅이 현실화되면 발생할 수 있는 문제(암호화 또는 정보 코딩)가 있습니다.
양자암호화
신용 카드 번호부터 일급 군사 전략에 이르기까지 모든 정보가 인터넷에 있으며 충분한 지식과 강력한 컴퓨터를 갖춘 숙련된 해커가 은행 계좌를 비우거나 세계의 보안을 위험에 빠뜨릴 수 있습니다. 특수 인코딩은 이 정보를 비밀로 유지하며 컴퓨터 전문가는 새롭고 더 안전한 인코딩 방법을 만들기 위해 지속적으로 노력하고 있습니다.
단일 빛 입자(광자) 내에서 정보를 인코딩하는 것은 오랫동안 양자 암호의 목표였습니다. 토론토 대학의 과학자들은 비디오를 인코딩할 수 있었기 때문에 이미 이 방법을 만드는 데 매우 가까웠던 것 같습니다. 암호화에는 "키"인 0과 1의 문자열이 포함됩니다. 키를 한 번 추가하면 정보가 인코딩되고, 다시 추가하면 정보가 디코딩됩니다. 낯선 사람이 키를 획득하면 정보가 해킹될 수 있습니다. 그러나 키가 양자 수준에서 사용된다 하더라도 그 사용 사실 자체가 분명히 해커의 존재를 암시할 것입니다.
순간 이동
이것은 공상 과학 소설입니다. 그 이상은 아닙니다. 그러나 그것은 인간의 참여가 아니라 큰 분자의 참여로 수행되었습니다. 그러나 거기에 문제가 있습니다. 인체의 모든 분자는 양면에서 스캔해야 합니다. 그러나 이것은 곧 일어날 것 같지 않습니다. 또 다른 문제가 있습니다. 양자 물리학 법칙에 따라 입자를 스캔하자마자 변경합니다. 즉, 정확한 사본을 만들 수 없습니다.
여기에서 개체의 상호 연결이 작동합니다. 두 개체를 마치 하나인 것처럼 연결합니다. 입자의 절반을 스캔하고 나머지 절반은 순간이동 가능한 복사본을 만듭니다. 입자 자체를 측정하지 않고 입자 자체를 측정했기 때문에 이것은 정확한 사본이 될 것입니다. 즉, 우리가 측정한 입자는 파괴되지만 정확한 사본은 이중으로 다시 살아납니다.
신의 입자
과학자들은 매우 작지만 매우 중요한, 우리 우주 탄생의 기초가 되는 기본 입자를 조사하기 위해 거대한 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)를 사용하고 있습니다.
신의 입자는 과학자들이 소립자(전자, 쿼크 및 글루온)에 질량을 부여한다고 말하는 것입니다. 전문가들은 신의 입자가 모든 공간에 스며들어야 한다고 믿고 있지만, 아직까지 이러한 입자의 존재가 증명되지는 않았다.
이러한 입자를 찾는 것은 물리학자들이 우주가 빅뱅으로부터 어떻게 회복되어 오늘날 우리가 알고 있는 것으로 변했는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 그것은 또한 물질이 반물질과 어떻게 균형을 이루는지 설명하는 데 도움이 될 것입니다. 요컨대, 이러한 입자를 분리하면 모든 것을 설명하는 데 도움이 됩니다.
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양자 물리학(양자 이론 또는 양자 역학이라고도 함)은 매우 낮은 온도에서 소립자, 광자 및 일부 재료 수준에서 물질과 에너지의 거동과 상호 작용에 대한 설명을 다루는 물리학의 별도 분과입니다. 양자장은 플랑크 상수라고 불리는 작은 물리적 상수의 크기 내에 있는 입자의 "작용"(또는 경우에 따라 각운동량)으로 정의됩니다.
단계
플랑크 상수
- 예를 들어, 원자 또는 분자에 결합된 전자의 각운동량은 양자화되며 감소된 플랑크 상수의 배수인 값만 취할 수 있습니다. 이 양자화는 일련의 정수 1차 양자 수만큼 전자의 궤도를 증가시킵니다. 대조적으로, 근처에 있는 결합되지 않은 전자의 각운동량은 양자화되지 않습니다. 플랑크 상수는 광자가 빛의 양자인 빛의 양자 이론에서도 사용되며, 물질은 원자 간의 전자 전이 또는 결합된 전자의 "양자 점프"를 통해 에너지와 상호 작용합니다.
- 플랑크 상수의 단위는 에너지 순간의 시간으로도 볼 수 있습니다. 예를 들어, 입자 물리학의 주제 영역에서 가상 입자는 매우 작은 영역의 진공에서 자발적으로 출현하고 상호 작용에 역할을 하는 입자 덩어리로 표현됩니다. 이러한 가상 입자의 수명은 각 입자의 에너지(질량)입니다. 양자 역학은 광범위한 주제 영역을 가지고 있지만 플랑크 상수는 모든 수학적 부분에 존재합니다.
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무거운 입자에 대해 알아보십시오.무거운 입자는 고전에서 양자 에너지 전환으로 이동합니다. 구속되지 않은 전자로서 일부 양자 특성(예: 회전)을 갖는 자유 전자가 원자에 접근하여 속도가 느려지더라도(아마도 원자에서 광자의 방출로 인해) 에너지는 이온화 에너지 아래로 떨어집니다. 전자는 원자에 결합하고 원자핵에 대한 전자의 각운동량은 전자가 차지할 수 있는 궤도의 양자 값에 의해 제한됩니다. 이 전환은 갑작스러운 것입니다. 불안정한 상태에서 안정 상태로 바뀌는 기계 시스템, 또는 단순한 상태에서 혼란스러운 상태로 동작이 바뀌는 기계 시스템에 비유할 수 있으며, 심지어 속도를 늦추고 분리 속도 이하로 내려갔다가 어떤 별이나 다른 천체 주위를 도는 것. 대조적으로, 광자(무중력)는 그러한 전환을 일으키지 않습니다. 다른 입자와 상호 작용하고 사라질 때까지 변경되지 않은 채 단순히 공간을 가로지릅니다. 밤하늘을 올려다보면 일부 별의 광자는 긴 광년 동안 변함없이 날아가다가 망막에 있는 분자의 전자와 상호 작용하여 에너지를 방출한 다음 사라집니다.
플랑크 상수의 물리적 개념에 대해 배우는 것으로 시작하십시오.양자 역학에서 플랑크 상수는 다음과 같이 표시되는 작용 양자입니다. 시간... 유사하게, 상호작용하는 소립자의 경우 양자 각운동량는 감소된 플랑크 상수(플랑크 상수를 2 π로 나눈 값)는 다음과 같이 표시됩니다. ħ 그리고 "h with bar"라고 합니다. 플랑크 상수의 값은 매우 작으며, 더 일반적인 수학적 개념을 가진 운동량과 동작 지정을 결합합니다. 이름 양자 역학각운동량과 같은 일부 물리량이 변경될 수 있음을 의미합니다. 따로따로연속( 센티미터.아날로그) 방식.
1803년 Thomas Jung은 두 개의 슬릿이 있는 불투명한 화면에 광선을 비추었습니다. 그는 프로젝션 스크린에서 예상했던 두 줄의 빛 대신에 마치 각 슬롯에서 나오는 두 파장의 빛의 간섭(중첩)이 있는 것처럼 여러 줄을 보았습니다. 사실, 양자 물리학이 탄생한 것은 바로 이 순간, 아니 오히려 그 기초에 대한 질문이었습니다. XX 및 XXI 세기에 빛뿐만 아니라 단일 소립자 및 일부 분자조차도 마치 양자와 같이 마치 두 슬릿을 동시에 통과하는 것처럼 파동처럼 행동하는 것으로 나타났습니다. 그러나 이 곳의 입자에 정확히 어떤 일이 일어나고 어떤 슬릿을 통과하는지를 결정하는 센서를 슬릿 근처에 놓으면 관찰 사실(간접적인 영향) 파동 기능을 파괴하고 물체는 물질처럼 행동합니다. ( 동영상)
하이젠베르크의 불확정성 원리 - 양자 물리학의 기초!
1927년 발견 덕분에 수천 명의 과학자와 학생들이 좁은 틈을 통해 레이저 빔을 보내 동일한 간단한 실험을 반복했습니다. 논리적으로, 프로젝션 스크린의 레이저에서 가시적인 궤적이 더 좁아지고 이미 간격이 감소한 후입니다. 그러나 어느 순간 슬릿이 충분히 좁아지면 레이저 스폿이 갑자기 점점 넓어지기 시작하여 화면을 가로질러 뻗어나가 슬릿이 사라질 때까지 흐려집니다. 이것은 양자 물리학의 정수에 대한 가장 명백한 증거입니다. 탁월한 이론 물리학자인 Werner Heisenberg의 불확정성 원리입니다. 그 본질은 양자 시스템의 쌍을 이루는 특성 중 하나를 더 정확하게 결정할수록 두 번째 특성이 더 불확실해진다는 것입니다. 이 경우 좁아지는 슬릿에 의해 레이저 광자의 좌표를 더 정확하게 결정할수록 이러한 광자의 운동량이 더 불확실해집니다. 대우주에서는 날아다니는 검의 정확한 위치나 방향을 측정할 수도 있지만 동시에 측정할 수는 없습니다. 서로 모순되고 간섭하기 때문입니다. (, 동영상)
양자 초전도와 마이스너 효과
1933년 Walter Meissner는 양자 물리학에서 흥미로운 현상을 발견했습니다. 최저 온도로 냉각된 초전도체에서 자기장이 강제로 빠져나가는 것입니다. 이 현상을 마이스너 효과라고 합니다. 일반 자석을 알루미늄(또는 다른 초전도체)에 놓은 다음 액체 질소로 냉각하면 자석이 이륙하여 공기 중에 떠 있게 됩니다. 냉각된 알루미늄에서 변위된 동일한 극성의 자체 자기장을 "볼" 것이기 때문입니다. , 그리고 자석의 같은 면이 반발됩니다 ... (, 동영상)
양자 초유체
1938년에 Pyotr Kapitsa는 액체 헬륨을 0에 가까운 온도로 냉각시켰고 그 물질이 점성을 잃었다는 것을 발견했습니다. 양자 물리학에서 이러한 현상을 초유동성(superfluidity)이라고 합니다. 냉각된 액체 헬륨을 유리 바닥에 부으면 여전히 벽을 따라 유리 밖으로 흐릅니다. 사실, 헬륨이 충분히 냉각되기만 하면 용기의 모양이나 크기에 관계없이 유출에 제한이 없습니다. 20세기 말과 21세기 초에는 수소와 각종 기체에서도 특정 조건의 초유동성이 발견되었습니다. (, 동영상)
양자 터널링
1960년, Ivor Gayever는 비전도성 산화알루미늄의 미세한 필름으로 분리된 초전도체를 사용하여 전기 실험을 수행했습니다. 물리학 및 논리와 달리 일부 전자는 여전히 절연체를 통과한다는 것이 밝혀졌습니다. 이것은 양자 터널링 효과의 가능성에 대한 이론을 확인했습니다. 그것은 전기뿐만 아니라 모든 소립자에도 적용되며 양자물리학에 따르면 파동이기도 합니다. 장애물의 너비가 입자의 파장보다 작으면 장애물을 통과할 수 있습니다. 장애물이 좁을수록 입자가 더 자주 통과합니다. (, 동영상)
양자 얽힘 및 순간 이동
1982년, 미래의 노벨상 수상자인 물리학자 Alain Aspe는 스핀(편극)을 결정하기 위해 동시에 생성된 두 개의 광자를 다방향 센서에 보냈습니다. 하나의 광자의 스핀을 측정하면 두 번째 광자의 스핀 위치에 즉시 영향을 미치고 그 반대가 됨이 밝혀졌습니다. 따라서 소립자의 양자 얽힘과 양자 순간이동의 가능성이 증명되었습니다. 2008년 과학자들은 144km 거리에서 양자 얽힌 광자의 상태를 측정할 수 있었고 양자 간의 상호 작용은 마치 같은 장소에 있거나 공간이 없는 것처럼 여전히 순간적인 것으로 밝혀졌습니다. 그러한 양자 얽힌 광자가 우주의 반대편에 있는 자신을 발견하면 빛이 수천억 년 동안 같은 거리를 극복하더라도 그들 사이의 상호 작용은 여전히 즉각적일 것이라고 믿어집니다. 흥미롭게도 아인슈타인에 따르면 광자가 빛의 속도로 이동할 시간은 없습니다. 우연의 일치인가요? 미래의 물리학자들은 그렇게 생각하지 않습니다! (, 동영상)
양자 제노 효과와 시간 정지
1989년 David Wineland가 이끄는 과학자 그룹은 베릴륨 이온이 원자 수준 사이를 통과하는 속도를 관찰했습니다. 이온 상태를 측정한다는 사실 자체가 상태 간의 전이를 늦추는 것으로 나타났습니다. XXI 세기 초에 루비듐 원자에 대한 유사한 실험에서 30배 감속을 달성하는 것이 가능했습니다. 이 모든 것이 양자 제노 효과의 확인입니다. 그 의미는 양자 물리학에서 불안정한 입자의 상태를 측정한다는 사실 자체가 붕괴 속도를 늦추고 이론상으로는 완전히 멈출 수 있다는 것입니다. (, 영어 비디오)
지연된 양자 지우개
1999년, Marlan Scali가 이끄는 과학자 팀은 두 개의 슬릿을 통해 광자를 지시했습니다. 그 뒤에는 각 나가는 광자를 양자 얽힌 광자 쌍으로 변환하고 두 방향으로 분할하는 프리즘이 있었습니다. 첫 번째는 광자를 주 탐지기로 보냈습니다. 두 번째 방향은 광자를 50% 반사기와 감지기로 구성된 시스템으로 보냈습니다. 두 번째 방향의 광자가 날아간 슬릿을 정의하는 검출기에 도달하면 주 검출기가 쌍을 이루는 광자를 입자로 기록한다는 것이 밝혀졌습니다. 두 번째 방향의 광자가 날아간 슬릿을 결정하지 않은 감지기에 도달하면 주 감지기가 쌍을 이루는 광자를 파동으로 기록했습니다. 하나의 광자의 측정이 양자 얽힌 쌍에 반영되었을 뿐만 아니라, 이것은 거리와 시간의 외부에서도 발생했습니다. 감지기의 보조 시스템이 마치 미래가 과거를 결정하는 것처럼 주 시스템보다 늦게 광자를 기록했기 때문입니다. 이것은 세계관의 많은 일반적인 기초를 훼손하기 때문에 양자 물리학의 역사뿐만 아니라 모든 과학의 역사에서 가장 놀라운 실험이라고 믿어집니다. (, 영어 동영상)
양자 중첩과 슈뢰딩거의 고양이
2010년 Aaron O'Connell은 불투명한 진공 챔버에 작은 금속판을 놓고 절대 0도에 가깝게 냉각했습니다. 그런 다음 그는 판에 진동을 주었습니다. 그러나 위치 센서는 플레이트가 진동하면서 동시에 조용함을 보여 이론 양자 물리학과 정확히 일치했습니다. 이것은 거대 물체에 대한 중첩의 원리를 최초로 증명한 것입니다. 고립된 조건에서 양자 시스템의 상호 작용이 없을 때 물체는 마치 더 이상 물질이 아닌 것처럼 동시에 가능한 모든 위치에 무제한으로 있을 수 있습니다. (, 동영상)
양자 체셔 고양이와 물리학
2014년에 Tobias Denkmire와 그의 동료들은 중성자 플럭스를 두 개의 빔으로 분할하고 일련의 복잡한 측정을 수행했습니다. 특정 상황에서 중성자는 한 빔에 있고 자기 모멘트는 다른 빔에 있을 수 있습니다. 따라서 체셔 고양이 미소의 양자 역설이 확인되었습니다. 입자와 그 속성은 우리의 인식에 따라 동화 "이상한 나라의 앨리스"에서 고양이와 분리된 미소처럼 공간의 다른 부분에 있을 수 있습니다. 다시 한 번, 양자 물리학은 어떤 동화보다 더 신비하고 놀라운 것으로 밝혀졌습니다! (, 비디오 영어.)
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29.10.2016오늘의 주제의 음과 신비에도 불구하고 우리는 양자 물리학이 연구하는 것, 간단히 말해서, 양자물리학의 어떤 부분이 있어야 하고, 원칙적으로 양자물리학이 필요한 이유.
아래에 제공된 자료는 누구나 이해할 수 있습니다.
양자 물리학 연구에 대해 이야기하기 전에 모든 것이 어떻게 시작되었는지 기억하는 것이 적절할 것입니다 ...
19세기 중반에 이르러 인류는 고전 물리학의 장치로는 풀 수 없는 문제에 대한 연구에 몰두하게 되었습니다.
여러 현상이 "이상한" 것처럼 보였습니다. 개별 질문은 전혀 답을 찾지 못했습니다.
1850년대에 고전 역학은 광선의 운동을 정확하게 기술할 수 없다고 생각한 윌리엄 해밀턴이 자신의 이론을 제안했는데, 이는 해밀턴-야코비 형식주의라는 이름으로 과학사에 이름을 남겼습니다. 빛의 파동 이론의 가정.
1885년, 스위스인이자 물리학자인 Johann Balmer는 친구와 논쟁을 벌여 스펙트럼선의 파장을 매우 정확하게 계산할 수 있는 경험적 공식을 추론했습니다.
발머는 당시 드러난 패턴의 이유를 설명할 수 없었다.
1895년 빌헬름 뢴트겐은 음극선을 연구하는 동안 강력한 관통 특성을 특징으로 하는 X선(나중에 광선으로 개명됨)이라고 명명한 방사선을 발견했습니다.
1년 후인 1896년에 Henri Becquerel은 우라늄 염을 연구하는 동안 비슷한 성질을 가진 자연 방사선을 발견했습니다. 새로운 현상은 방사능이라고 불렸다.
1899년에 X선의 파동 특성이 입증되었습니다.
사진 1. 양자물리학의 선구자 막스 플랑크, 에르빈 슈뢰딩거, 닐스 보어
1901년에는 Jean Perrin이 제안한 최초의 행성 원자 모형이 등장했습니다. 아아, 과학자 자신은 전기 역학 이론의 관점에서 확인을 찾지 못하고이 이론을 포기했습니다.
2년 후, 일본의 한타로 나가오카(Hantaro Nagaoka) 과학자는 원자의 또 다른 행성 모델을 제안했는데, 그 중심에는 양전하를 띤 입자가 위치해야 하며 그 주위에는 전자가 궤도를 돌고 있습니다.
그러나 이 이론은 전자가 방출하는 복사선을 고려하지 않았기 때문에 예를 들어 분광선 이론을 설명할 수 없었습니다.
1904년 Joseph Thomson은 원자의 구조에 대해 생각하면서 처음으로 원자가의 개념을 물리적인 관점에서 해석했습니다.
양자 물리학의 탄생 연도는 아마도 1900년으로 인식될 수 있으며, 이는 독일 물리학 회의에서 막스 플랑크의 연설과 연결됩니다.
볼츠만 상수, 에너지와 온도 연결, 아보가드로 수, 빈의 변위 법칙, 전자 전하, 볼츠만 복사 법칙을 포함하여 지금까지 많은 이질적인 물리적 개념, 공식 및 이론을 통합한 이론을 제안한 사람은 플랑크였습니다.
그는 또한 작용 양자의 개념을 도입했습니다(볼츠만 상수 다음으로 두 번째가 기본 상수임).
양자 물리학의 추가 발전은 Hendrik Lorentz, Albert Einstein, Ernst Rutherford, Arnold Sommerfeld, Max Born, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Paul Dirac 등의 이름과 직접적인 관련이 있습니다. 20세기 전반기에 일한 사람.
과학자들은 전례 없는 깊이로 소립자의 본성을 배우고, 입자와 장의 상호 작용을 연구하고, 물질의 쿼크 본성을 밝히고, 파동 함수를 도출하고, 이산(양자화) 및 파동-입자 이중성의 기본 개념을 설명했습니다.
양자 이론은 다른 어떤 것과도 비교할 수 없을 정도로 인류가 우주의 기본 법칙을 이해하는 데 더 가까이 다가갔고 일반적인 개념을 보다 정확한 개념으로 대체했으며 수많은 물리적 모델을 재고해야 했습니다.
양자 물리학은 무엇을 연구합니까?
양자 물리학은 미세 현상 수준에서 물질의 속성을 설명하고 미세 물체(양자 물체)의 운동 법칙을 탐구합니다.
양자 물리학 연구 주제크기가 10~8cm 이하인 양자 물체를 구성합니다. 이것:
- 분자,
- 원자,
- 원자핵,
- 소립자.
미세 물체의 주요 특성은 정지 질량과 전하입니다. 전자 1개의 질량(me)은 9.1 10 -28 g입니다.
비교를 위해 뮤온의 질량은 207 me, 중성자는 1839 me, 양성자는 1836 me입니다.
일부 입자에는 정지 질량이 전혀 없습니다(중성미자, 광자). 그들의 질량은 0입니다.
모든 미세 물체의 전하는 1.6 · 10 -19 C에 해당하는 전자 전하의 배수입니다. 전하와 함께 전하가 0인 중성 미세 물체가 있습니다.
사진 2. 파동, 장, 입자의 개념에 대한 전통적인 관점을 재고하도록 강요받는 양자 물리학
복잡한 미세 물체의 전하는 구성 입자의 전하를 대수적으로 합한 것과 같습니다.
미세 물체의 속성은 다음과 같습니다. 회전(문자 그대로 영어에서 번역 - "회전").
일반적으로 외부 조건에 의존하지 않는 양자 물체의 각운동량으로 해석됩니다.
등은 현실 세계에서 적절한 이미지를 찾기 어렵습니다. 그것은 양자적 성질 때문에 팽이처럼 생각할 수 없습니다. 고전 물리학은 이 물체를 설명할 수 없습니다.
스핀의 존재는 미세 물체의 거동에 영향을 미칩니다.
스핀의 존재는 미시 세계에서 물체의 행동에 중요한 특징을 도입하며, 대부분 불안정한 물체는 자발적으로 붕괴되어 다른 양자 물체로 변합니다.
중성미자, 전자, 광자, 양성자, 원자 및 분자를 포함하는 안정적인 미세 물체는 강력한 에너지의 영향 하에서만 붕괴할 수 있습니다.
양자 물리학은 고전 물리학을 제한적인 경우로 간주하여 완전히 흡수합니다.
사실 양자 물리학은 넓은 의미에서 현대 물리학입니다.
소우주에서 양자 물리학이 설명하는 것을 지각하는 것은 불가능합니다. 이 때문에 고전 물리학에서 설명하는 물체와 달리 양자 물리학의 많은 조항은 상상하기 어렵습니다.
그럼에도 불구하고 새로운 이론은 파동과 입자, 동적 및 확률적 설명, 연속 및 불연속에 대한 우리의 생각을 바꾸는 것을 가능하게 했습니다.
양자 물리학은 단순한 이론이 아닙니다.
이것은 원자핵에서 일어나는 과정에서부터 우주 공간의 거시적 효과에 이르기까지 엄청난 수의 현상을 예측하고 설명하는 이론입니다.
양자 물리학은 고전 물리학과 달리 기본 수준에서 문제를 연구하여 기존 물리학이 제공할 수 없는 주변 현실 현상에 대한 해석을 제공합니다(예: 원자가 안정적으로 유지되는 이유 또는 소립자가 실제로 기본인지 여부).
양자 이론은 우리에게 세상이 시작되기 전에 받아들여졌던 것보다 더 정확하게 세상을 기술할 수 있는 능력을 줍니다.
양자 물리학의 중요성
양자 물리학의 본질을 구성하는 이론적 발전은 상상할 수 없을 정도로 거대한 우주 물체와 극도로 작은 소립자 연구에 모두 적용할 수 있습니다.
양자전기역학광자와 전자 사이의 상호 작용을 연구하는 데 중점을 두고 우리를 광자와 전자의 세계에 빠져들게 합니다.
응축 물질의 양자 이론초유체, 자석, 액정, 비정질 고체, 결정 및 폴리머에 대한 지식을 심화합니다.
사진 3. 양자 물리학은 인류에게 우리 주변 세계에 대한 훨씬 더 정확한 설명을 제공했습니다.
최근 수십 년 동안의 과학 연구는 양자 물리학의 독립적인 분과 내에서 소립자의 쿼크 구조 연구에 초점을 맞추었습니다. 양자 색역학.
비상대론적 양자역학(아인슈타인의 상대성 이론의 틀 외부에 있는 것)은 기존의 저속(미만)으로 움직이는 미세한 물체, 분자와 원자의 특성, 구조를 연구합니다.
양자 광학빛의 양자 특성(광화학 과정, 열 및 자극 복사, 광전 효과)의 표현과 관련된 사실에 대한 과학적 연구에 참여하고 있습니다.
양자장 이론상대성 이론과 양자 역학의 개념을 통합한 통합 섹션입니다.
양자 물리학의 틀 내에서 개발된 과학 이론은 양자 전자, 기술, 고체 양자 이론, 재료 과학 및 양자 화학의 발전에 강력한 자극을 주었습니다.
앞서 언급한 지식 분야의 출현과 발전이 없었다면 우주선, 핵 쇄빙선, 이동 통신 및 기타 많은 유용한 발명품을 만드는 것이 불가능했을 것입니다.
