Energia punctului zero este energia minimă pe care o poate avea un sistem cuantic. Aceasta nu înseamnă că sistemul este în repaus absolut, ci că se află în starea sa fundamentală, cea mai joasă energetic posibilă. Chiar și dacă un atom ar fi adus la cea mai mică temperatură posibilă, zero absolut, componentele sale nu ar putea fi în stare de repaus absolut, ci încă s-ar mișca, grației principiului incertitudinii al lui Heisenberg.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Experimentul cu două fante, cunoscut și ca experimentul lui Young, este un experiment fundamental din mecanica cuantică care demonstrează natura duală undă-particulă a luminii și a materiei. Realizat pentru prima dată de Thomas Young în 1801, experimentul a fost reinterpretat ulterior în contextul mecanicii cuantice, oferind o perspectivă fascinantă asupra lumii la scară microscopică.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Mecanica cuantică, născută din revoluția științifică a secolului XX, ne-a dezvăluit o lume bizară, guvernată de reguli ce sfidează intuiția noastră obișnuită. Unul dintre conceptele sale fundamentale, superpoziția cuantică, ne provoacă să reconsiderăm realitatea la scară microscopică, unde particulele pot exista simultan în mai multe stări și locații.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Concepția modernă cu privire la natura particulelor elementare, precum electronul sau quarcurile (vezi toate particulele elementare aici), este aceea că sunt, în fapt, vibrații ale unor câmpuri cuantice fundamentale, prezente în tot universul, având anumite valori în fiecare punct din spațiu-timp.
Dar electronul sau quarcurile au masă. Dacă ele sunt parte din câmpul cuantic electronic, respectiv din câmpul cuantic al quarcurilor, au și câmpurile cuantice masă?
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Potrivit titlurilor de presă, Premiul Nobel pentru fizică de anul trecut a fost acordat pentru că fizicienii au arătat că universul nu este real la nivel local. Sau pentru „comportament cuantic bizar”, „acțiune la distanță bizară” sau pentru „explorarea ciudățeniei lumii cuantice”.
Ce vrea sa însemne asta? Este universul într-adevăr nereal la nivel local? Ne vom uita mai întâi la ce înseamnă a fi „local”, vom vorbi despre mecanica cuantică și apoi le vom combina pe amândouă.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Invenții precum tranzistorul și laserul au schimbat lumea. Ce schimbări va aduce a doua revoluție cuantică?
Pentru fizicienii care încearcau să valorifice puterea electricității, niciun instrument nu era mai important decât tubul cu vid. Acest dispozitiv asemănător unui bec controla fluxul de electricitate și putea amplifica semnalele. La începutul secolului al XX-lea, tuburile cu vid erau folosite în radiouri, televizoare și rețele de telefonie la distanță lungă.
Dar tuburile cu vid aveau dezavantaje semnificative: generau căldură; erau voluminoase; și aveau tendința de a se arde. Fizicienii de la Bell Labs au fost interesați să găsească un înlocuitor. Aplicând cunoștințele despre mecanica cuantică – în special modul în care electronii se deplasează între materialele cu conductivitate electrică – au găsit o modalitate de a imita funcția tuburilor cu vid fără aceste deficiențe.
Inventaseră tranzistorul. La acea vreme, invenția nu se afla pe prima pagină a niciunei publicații de știri importante. Nici chiar oamenii de știință nu apreciau cât de important era dispozitivul lor.
- Detalii
- Scris de: Daniel Garisto
- Categorie: Mecanica cuantică
Dimensiuni suplimentare / teoria stringurilor (concepție artist)
O teorie a gravitației cuantice va încerca să descrie gravitația în funcție de principiile cuantice, dar există dificultăți care, până în prezent, nu au putut fi depășite. Întrebarea este dacă vom reuși vreodată să depășim aceste dificultăți... Teoria cuantică asigură cadrul general pentru toate teoriile care descriu interacțiunile dintre particule. Cu o excepție: interacțiunea gravitațională.
Teoria care explică interacțiunile dintre particulele elementare este denumită „teoria modelului standard al particulelor elementare”. Cum spuneam, aceasta nu încorporează gravitația.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Problema cu mecanica cuantică nu este aceea că este stranie. Problema este... haosul.
Hyperion (imagine obținută în august 2016 de misiunea Cassini a NASA de la distanța de 326,000 kilometri)
Hyperion este unul dintre cei 82 de sateliți naturali ai planetei Saturn și are un diametru de circa 200 km. Orientarea acest corp cosmic în orbita în jurul lui Saturn, care durează circa 5 zile pământești, este haotică, în sens tehnic. Ce înseamnă asta? Că este imposibil să stabilești exact orientarea satelitului peste, să zicem, un an de zile, chiar dacă măsuri cu precizie maximă poziția și orientarea acestuia la un moment dat.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Orbitalii atomici ai electronului în atomul de hidrogen, la energii diferite. Probabilitatea de a găsi electronul este dată de culoare (cu cât mai strălucitoare, cu atât mai mare probabilitatea). Credit: wikipedia.org
Mecanica cuantică este ramura fizicii moderne încearcă să desluşească legile „universului” subatomic, dorind să explice comportamentul electronilor şi al celorlalte constituente fundamentale ale materiei. Teoria cuantică a avut un impact major asupra modului în care înţelegem realitatea. Universul subatomic are însă mecanisme care scapă în parte înţelegerii umane, iar când se supune totuşi teoriilor fizicienilor, o face într-un mod contraintuitiv, paradoxal, ce îi lasă perplecşi pe filozofii moderni ai ştiinţei.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Conform teoriei câmpurilor cuantice, universul nu este creat din particule, ci din câmpuri. Ceea ce numim „particulă" reprezintă ce „vedem" atunci când ne „uităm" (măsurăm) la câmpurile cuantice, iar ce „vedem” este o vibrație a unui câmp cuantic. Atunci când vorbim despre un electron, vorbim în fapt despre o vibraţie a câmpului electronic.
Un câmp, spre deosebire de o particulă, se găsește pretutindeni în univers. Un câmp cuantic este caracterizat de o anumită valoare în orice punct din spaţiu-timp. Toate câmpurile au valoarea zero, cu o excepţie notabilă: câmpul Higgs. Câmpul Higgs are o valoare diferită de zero chiar în spaţiu gol. Atunci când vibrația unui câmp cuantic ajunge la o anumită valoare fixă de energie - vorbim de o particulă.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Principiul incertitudinii al lui Heisenberg reprezintă una dintre ideile fizicii cuantice care intră în cultura de masă. Principiul spune că nu putem ști niciodată cu precizie atât poziția, cât și impulsul unui obiect - și servește ca metaforă universală, de la critica literară la comentariile sportive.
Incertitudinea e des explicată ca un rezultat al măsurătorilor, prin măsurarea poziției unui obiect schimbându-i viteza sau viceversa. Cauza reală e însă mult mai profundă și mai uluitoare. Principiul incertitudinii există deoarece totul în univers se comportă simultan atât ca particulă, cât și ca undă. În mecanica cuantică, poziția exactă și impulsul unui obiect - nu au înțeles.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Bucle cuantice - atomi de spaţiu din teoria gravitaţiei cuantice cu bucle (reprezentare grafică)
Sfântul Graal al fizicii este de a conecta ştiinţa la scară atomică şi subatomică cu cea la scara planetelor, galaxiilor și întregului univers, de a conecta fizica cuantică cu teoria generală a relativității a lui Einstein. Căutarea unei teorii a gravitației cuantice este veche de un secol. Teoria stringurilor este un candidat pentru această teorie unificatoare, dar nu este singura teorie - sau cel puţin așa cred unii fizicieni. Un alt candidat este teoria gravitaţiei cuantice cu bucle.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Ce reprezintă interpretarea „universurilor multiple”? În mecanica cuantică, fiecare sistem este descris de o funcție de undă, pe baza căreia se calculează probabilitatea obținerii unui anume rezultat al măsurării. Fizicienii folosesc de obicei litera greacă Psi (Ψ) pentru a referi la funcția de undă.
Cu ajutorul funcției de undă, puteți calcula, de exemplu, că o particulă care intră într-un divizor de fascicule prezintă o probabilitate de 50% de a merge la stânga și de 50% de a merge la dreapta. Dar - și acesta este punctul important - după ce ați măsurat particulele, știți cu o probabilitate de 100% unde se află. Aceasta înseamnă că acum trebuie să actualizați probabilitatea și, odată cu aceasta, funcția de undă. Această actualizare se mai numește colapsul funcției de undă.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Prima imagine a unei găuri negre. Imaginea nu este o fotografie, ci a fost creată cu ajutorul a multiple telescoape în cadrul proiectului EHT
La începutul anilor ’70 Stephen Hawking a descoperit că găurile negre pot emite radiații. Această radiație permite găurilor negre să piardă masă și, în cele din urmă, să se evapore complet. Acest proces pare să distrugă toate informațiile conținute în gaura neagră și, prin urmare, contrazice ceea ce știm despre legile naturii. Această contradicție este ceea ce numim "paradoxul pierderii informaţiei într-o gaură neagră".
După ce a descoperit această problemă în urmă cu 40 de ani, Hawking și-a petrecut tot restul vieții încercând să o rezolve. A murit în 2018, dar problema încă există și nu există nicio rezolvare la orizont.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică
Gaură neagră devorând o stea-partener
Pentru a înțelege problema pierderii informaţiei în găurile negre, mai întâi trebuie să cunoașteți matematica utilizată în abordarea acestui subiect de către teoriile fizicii. Vom continua însă fără matematică, explicând problema conceptual.
Aceste teorii au toate două ingrediente. În primul rând, există ceva numit "starea sistemului", care este o descriere completă sistemului pentru care doriți să puteţi face predicţii. Într-o teorie clasică, care nu este cuantificată, starea ar fi, de exemplu, pozițiile și viteza particulelor. Pentru a descrie starea sistemului într-o teorie cuantică, ați lua în calcul funcțiile de undă.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
- Categorie: Mecanica cuantică