Nykyaikainen fysiikan tutkimus, haarat ja sovellukset

Se Nykyaikainen fysiikka Se kehittyy nykyajan aikana Ranskan vallankumouksen nykypäivään, toisin sanoen 1800 -luvulta nykypäivään. Tällä tavalla modernin fysiikan ja viimeisimpiä hiukkasia ja kosmologiaa koskevia teorioita pidetään osana nykyajan fysiikkaa.

Isaac Newtonin tunnetut mekaniikan lakit sekä Johannes Keplerin formuloiman planeettaliikkeen lakien pidetään osana osana Klassinen fysiikka, Koska ne ovat peräisin 1700 -luvulta, eivätkä ole osa nykyajan fysiikkaa.

Albert Einstein on nykyajan fysiikan vaikutusvaltaisin fyysikko

[TOC]

Opintolinja

Muodollisesti fysiikan tutkimus sisältää luonnonilmiöitä, kuten ruumiiden liikkumisen muutoksen, aineen ominaispiirteet, sen peruskomponentit ja niiden väliset vuorovaikutukset.

Tietenkin edellyttäen, että näihin muutoksiin ei liity uusien biologisten aineiden tai prosessien muodostumista. Tämä määritelmä pätee sekä klassiseen että nykyaikaiseen fysiikkaan.

Nyt keskitymme tärkeimpiin löytöihin ja fyysisiin teorioihin, jotka on kehitetty Ranskan vallankumouksesta nykypäivään, lyhyesti ja enemmän tai vähemmän kronologinen järjestys:

Xviii ja xix vuosisatoja

-Sähkö löydettiin uudelleen ja luottiin lujuuden, magneettisuuden ja sähkömagneettisen teorian sähköstaattinen malli.

-Potentiaalisen energian ja kineettisen energian käsitteet ilmestyivät sekä kentän.

-Energia-, aine- ja sähkövarauksen säilyttämislakeja perustettiin.

-Valon aaltoileva teoria ilmestyi ja ensimmäistä kertaa valon nopeuden mittaus oli tarkka mittaus. Myös kevyt vuorovaikutusta sähkö- ja magneettikenttien kanssa tutkittiin.

-Teollisen vallankumouksen myötä termodynamiikan nousu tapahtui. Termodynamiikan toinen laki ilmoitettiin ja myöhemmin entropian käsite, myös kaasujen kineettinen teoria, tilastollinen mekaniikka ja Boltzmann -yhtälö.

-Kehojen säteilylaki (Stefan -laki) ja sen lämpötilan (Wien -laki) perusteella antama aallonpituuden siirtymälaki (Wien -laki).

-Sähkömagneettisia aaltoja syntyy, teoreettisesti ennustettua X -Raysin, luonnollisen radioaktiivisuuden ja elektronin lisäksi kaikki tämä 1800 -luvun lopulla.

Moderni fysiikka 2000 -luvun ensimmäiseen puoliskoon asti

Tällä hetkellä klassiset teoriat kävivät läpi kriisin ajanjakson, koska monia 1800 -luvulla löydetyistä ilmiöistä ei voitu selittää näillä teorioilla. Joten oli välttämätöntä kehittää uusi fysiikka, joka tunnetaan nimellä moderni fysiikka, joka sisältää pohjimmiltaan kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian.

Voi palvella sinua: Vakaa tasapaino: Konsepti ja esimerkit

Nykyaikaisen fysiikan tärkeimmät kehitysalueet

Moderni fysiikka alkoi vuonna 1900 löytää Mustan kehon säteilylaki Max Planck, jossa käsite Kuinka monta energiaa säteilyn vuorovaikutuksessa aineen kanssa.

Atomimallit

Nykyaikainen fysiikka selittää neutronin ja protonin sisäisen rakenteen. Tässä on edustettua neutronia (vasen), koostuu kvarkista ylös ja kahdesta kvarkista, kun taas protoni (oikea) koostuu kahdesta ylös ja alas. Beeta-hajoaminen on prosessi, jossa neutronista tulee protoni, antamalla W-boson, joka puolestaan ​​hajoaa elektronissa ja antineutriinissa. Lähde: f. Zapata.

Tänä ajanjaksona kehitettiin atomimalleja, joissa atomi näyttää koostuvan hiukkasista, jotka ovat pienempiä kuin itse atomi. Nämä ovat elektroneja, protoneja ja neutroneja.

1900 -luvun alussa Ernest Rutherford löysi atomien ytimen ja kehitti atomimallin, jolla oli positiivinen ja massiivinen keskusydin, jota ympäröivät kevyet hiukkaset negatiivisella kuormalla. kuitenkin. Tämä malli on varattu lyhyessä ajassa, jotta uusiin löytöihin sopeutettujen mallien hyöty.

Fotoni

Albert Einstein ehdotti vuonna 1905, kuinka monta valoa, nimeltään Fotonit, Ne olivat ainoa tapa selittää valosähkövaikutus. Fotoni on pienin valon energian valaistus, joka riippuu sen taajuudesta.

Suhteellisuus- ja yhdistämisteoriat 

Einstein-Rosenin matoreikän tai sillan esitys

Relatiivisuuden erityinen teoria, Einsteinin tunnetuin luominen, vahvistaa, että aika ja massa ovat fyysisiä määriä, jotka riippuvat vertailujärjestelmästä.

Tällä tavoin oli tarpeen panna täytäntöön klassisen liikkeen lakeihin.

Toisaalta Albert Einsteinin suhteellisuusteorian yleinen teoria osoittaa, että painovoima ei ole voima, vaan avaruus-ajallisen kaarevuuden seuraus, jonka tuottavat ruumiit, joilla on massa, kuten aurinko ja planeetat. Tämä selittää elohopean periheliumin precession ja ennustaa valon kaarevuuden.

Massiivisen rungon kaltaisen valon taipumus varmistettiin epäilemättä. Tämä ilmiö tuottaa gravitaatiolinssejä.

Joten tutkijat alkoivat miettiä yhdistämisteorioita, joissa painovoima ja sähkömagnetismi ovat yli neljän mitat, kuten Kaluza-Kleinin teoria.

Kosmologia 

Laajentuvan maailmankaikkeuden teoreettinen mahdollisuus syntyi sitten Alexander Friedmanin teosten ansiosta yleisen suhteellisuusteorian perusteella, tosiasia, joka vahvistettiin myöhemmin.

Mustat aukot ilmestyivät Einsteinin yhtälöiden ratkaisuina. Hindu fyysikko Chandrasekhar perusti tähtien romahduksen rajan mustan aukon tuottamiseksi.

Tärkeä löytö oli Compton -vaikutus, jonka kanssa on todettu, että fotoneilla, huolimatta niistä, joilla ei ole massaa, on määrä liikettä (vauhtia) verrannollinen heidän aallonpituuden käänteiseen. Suhteellisuusvakio on Planck Constant.

Kvanttimekaniikka

Schrödingerin kissan kokeilu on kvanttimekaniikan paradoksi

Kvanttimekaniikan saapumisen myötä myös aalto-hiukkasen kaksinaisuus on muodostettu. Teoria ennusti antimaterin olemassaolon, joka todella löydettiin. Neutroni ilmestyi myös ja sen mukana uusi atomimalli: mekaaninen malli.

Voi palvella sinua: Ratkaisu Heat: Kuinka se lasketaan, sovellukset ja harjoitukset

Tärkeä panos on pyöriä, Subatomisten hiukkasten ominaisuus, joka kykenee muun muassa selittämään magneettiset vaikutukset.

Ydinfysiikka

Tämä nykyajan fysiikan haara ilmestyy, kun fission ja fuusion ydinprosessit löydetään. Ensimmäinen johti atomipommiin ja ydinenergiaan, toinen selittää tähtien energian tuotannon, mutta myös H -pumpun.

Hakeutuneen ydinfuusion etsinnässä havaittiin, että protonilla ja neutronilla on sisäinen rakenne: Kvarkit, protonien ja neutronien perustavanlaatuiset aineosat.

Siitä lähtien kvarkeja ja elektroneja pidetään perushiukkasina, mutta ilmestyi uusia perushiukkasia: Muon, Pion, Tau Lepton ja Neutriinot.

Tärkeät löytöt

1900 -luvun alkupuolella huipentuu nykyaikaisen fysiikan tärkeiden panoksien kanssa:

-Suprajohtavuus ja tarpeellisuus

-Maser ja laser.

-Atomien ytimien magneettinen resonanssi, löytö, joka aiheuttaa nykyisiä ei-invasiivisia diagnoosijärjestelmiä.

-Suuri teoreettinen kehitys, kuten Quantha.

Aikamme fysiikka (2000 -luvun toinen puoli)

Stephen Hawking on yksi kahdennenkymmenennen ja 2000 -luvun vaikutusvaltaisimmista fyysikoista

BCS -teoria

Tämä teoria selittää suprajohtavuutta, joka määrittelee sen elektronit, jotka ovat hiukkasia Fermionikat, He ovat vuorovaikutuksessa kiteisen verkon kanssa siten, että elektroniset parit muodostuvat bosonien käyttäytymisellä.

Kellon lause

Aiheuttaa käsitteen kvanttivälit ja sen mahdolliset sovellukset kvanttilaskennassa. Lisäksi ehdotetaan kvantti teleportaatiota ja kvantti -salausta, joista ensimmäiset kokeelliset toteutukset on jo suoritettu.

Vakiomalli

Kvarkkien löytö seurasi vakiohiukkasmalli Elementalit, joissa on vielä kaksi jäsentä: Bosons W ja Z.

Pimeä aine

Häiriöitä havaittiin tähtien pyörimisnopeudessa galaksien keskuksen ympärillä, joten Vera Rubin ehdottaa tumman aineen olemassaoloa mahdollisena selityksenä.

Muuten, pimeästä aineesta on tärkeitä todisteita, koska gravitaatiolinssejä löytyy ilman näkyvää massaa, joka selittää valon kaarevuuden.

Toinen tärkeä tutkimusalue on mustien reikien ja haukkesäteilyn entropia.

Voi palvella sinua: Kuu

Myös maailmankaikkeuden nopeutettu laajennus on vahvistettu ja uskotaan, että Dark Energy on vastuussa.

Tämän päivän fysiikka 

Tau neutriino

2000-luvulla aloitettiin kvarkki-gluón-plasman kokeellisella tuotannolla ja tau-neutriinan löytämisellä.

Kosminen mikroaaltotausta

Myös kosmisen mikroaaltotaustan tarkkoja havaintoja tehtiin, jotka valaisevat maailmankaikkeuden varhaisia ​​koulutusteorioita.

Higgs Boson

Higgs -bosonikuva

Erittäin kommentoitu löytö on Higgsin boson, hiukkas, joka vastaa eri perushiukkasten massasta, tukevat standardihiukkasmallia.

Gravitaatioaalto

Gravitaatio Wavor -kuva

Albert Einstein ennustettiin vuonna 2015 havaittujen painovoima -aaltojen ennustettiin 2000 -luvun ensimmäisellä puoliskolla. Ne ovat seurausta kahden supermassiivisen mustan reiän törmäyksestä.

Ensimmäinen kuva mustasta aukosta

Vuonna 2019 mustan aukon kuva saatiin ensimmäistä kertaa, toinen suhteellisuusteorian ennusteista.

Nykyiset nykyaikaiset fysiikan haarat

Nykyisen nykyaikaisen fysiikan haarojen joukossa ovat:

1.- Hiukkasfysiikka

2.- Plasmafysiikka

3.- Kvantti- ja fotoninen tietojenkäsittely

4.- Astrofysiikka ja kosmologia

5.- Geofysiikka ja biofysiikka.

6.- Atomi- ja ydinfysiikka

7.- Tiivistetty ainefysiikka

Nykyiset fysiikan haasteet ja sovellukset

Fysiikan kysymykset, joita tällä hetkellä pidetään avoimina ja jotka ovat täydellisiä kehitystä, ovat:

-Monimutkaisten järjestelmien, kaaoksen ja fraktaaliteorioiden fysiikka.

-Ei-lineaaliset dynaamiset järjestelmät. Uusien tekniikoiden ja mallien kehittäminen, jotka johtavat tällaisten järjestelmien ratkaisuun. Sen sovellusten joukossa on parempi sääennuste.

-Yhdistämisteoriat, kuten merkkijonoteoriat ja teoria m. Kvanttipainojen kehitys.

-Turbulentin järjestelmän nesteiden ja plasmien fysiikka, jota voidaan soveltaa kontrolloidun ydinfuusion kehittymiseen.

-Teoriat tumman aineen ja tumman energian alkuperästä. Jos nämä ilmiöt ymmärrettäisiin, ehkä avaruusnavigointia voitaisiin kehittää anti-kainaisuuden ja loimimoottorien rakentamisen kautta.

-Korkean lämpötilan suprajohtavuus, jota sovelletaan tehokkaampien kuljetusjärjestelmien luomiseen.

Viitteet

1. Feynman, r.P.; Leighton, r.B -.; Hiekka, m. (1963). Feynman -luennot fysiikasta. ISBN 978-0-201-02116-5.
2. Feynman, r.P. (1965). Fyysisen lain luonne. ISBN 978-0-262-56003-0.
3. Godfrey-Smith, P. (2003). Teoria ja todellisuus: Johdatus tieteen filosofiaan.
4. Gribbin, J.R -.; Gribbin, m.; Gribbin, J. (1998). Q on Quantum: Partle Fysiikan tietosanakirja. Vapaa lehdistö ..
5. Wikipedia. Fysiikka. Haettu: vuonna.Wikipedia.com