Física Quântica

O mistério da estrutura do átomo

No século IV aC, os filósofos gregos Leucipo e Demócrito a hipótese de que toda a matéria é composta de minúsculas partículas em constante movimento, muito forte e eterno, chamado "Atomos" (indivisível). Em 1811, Amedeo Avogadro estimou o tamanho de átomos, a 10-10 m.
Em 1911, Ernest Rutherford especifica a estrutura do átomo e dá o tamanho do núcleo atómico de cerca de 10^-14 metros.
Na física clássica, os átomos consistem de um número de elétrons carregados negativamente spot e um núcleo ponto-like, com carga positiva, mas levanta um paradoxo.
Na física clássica, o campo deve desaparecer, porque aniquila um elétron que se irradia em torno de um núcleo perde energia (teoria de Maxwell) e, portanto, deve cair sobre o núcleo.
Isto significa que a estabilidade de um átomo é incompreensível no contexto da teoria clássica.
Por contras, a física quântica explica o mistério do átomo e da estabilidade da matéria.
A física quântica surgiu entre 1925 e 1927, derivadas da mecânica quântica iniciada por Max Planck em 1900, depois desenvolvida por Albert Einstein, Niels Bohr, Sommerfeld Arnold, Anthony Hendrik Kramers, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli e de Louis de Broglie entre 1905 e 1924.
Esta revolução conceitual na ciência e explica a existência da matéria, é a base da nossa compreensão física do mundo.

A teoria quântica é uma teoria, por definição, não-determinista, o que significa que mesmo que saibamos todos os parâmetros no início, há fenômenos que não podemos prever.
Esta incerteza e indeterminação que são intrínsecos à teoria. Além da incerteza na localidade, a mecânica quântica tolerar a existência de estados emaranhados, ou seja, no nível quântico mais objetos espacialmente separados podem formar um único objeto quântico, que reagem a nível mundial.
Em resumo, no mundo quântico objetos podem ser tanto aqui como lá, em um estado ou mais. Agora que temos acesso direto ao mundo dos átomos, é possível verificar essas propriedades paradoxais do mundo quântico.
Podemos determinar o estado de um sistema quântico em observar, que tem o efeito de destruir o estado em questão.
A mecânica quântica explica a existência da matéria, é para os cientistas, a maior aventura intelectual do século 20.

N.B.: a teoria de Maxwell diz que qualquer carga acelerada irradia energia na forma de onda eletromagnética.
Os elétrons acelerados em suas órbitas dentro do átomo, deve perder energia e cair sobre as características fundamentais de um período de cerca de 10 ns.

A luz e o fóton

Para o francês René Descartes (1596-1650), era composto de partículas de luz.
A onda de luz foi introduzido em 1690 pelo holandês Christian Huygens (1629-1695), que teve a intuição de que a luz estava se espalhando como ondas em um meio que chamou de éter.
Inglês Isaac Newton (1643-1727) acreditava que a luz era composta de partículas e início do século 19, o francês Augustin Fresnel (1788-1827), a origem da óptica moderna, oferece uma explicação para todos os fenômenos ópticos no contexto da teoria ondulatória da luz.
Durante o século 19 nós aceitamos que a luz é um fenômeno da onda, como resultado de experiências bem sucedidas.
No final do século 19, o escocês James Clerk Maxwell (1831-1879) em um único conjunto de equações, as equações de Maxwell, unifica os fenômenos de luz, eletricidade, magnetismo e indução.
Foi durante o modelo mais unificada do eletromagnetismo.
As equações de Maxwell descrevem a onda de luz totalmente, mas eles sempre se propagam em um éter médio chamado.

Max Planck explica que a luz ea energia de troca matéria na forma de quanta discretos de energia (E = hv). No final do século 19, dois físicos, Albert Abraham Michelson (1852-1931) e Edward Williams Morley (1838-1923) procurou determinar o fluxo do éter através da medição da velocidade da luz entre duas direcções perpendiculares dois períodos distintos do ano.
Eles esperavam para medir variações na velocidade, mas o resultado foi surpreendente, todos os raios de luz tinha a mesma velocidade.
Em 1905, Albert Einstein descobriu que existe uma inconsistência entre as equações de Maxwell e suposições de Planck.
Tivemos pequenos grãos (partículas) de luz para as suposições de Planck estão corretas.
O conceito de grãos de fótons quase não foi aceito por todos os físicos até que o norte-americano Robert Andrews Millikan (1868-1953) fornece evidência experimental convincente em 1915, em perfeito acordo com a descrição das partículas proposto por Einstein. Estes corpúsculos wave-like, vai encontrar uma explicação na física quântica para vir.

Imagem: Os grãos de luz do nosso Sol.
Estes grãos são chamados de fótons. A luz tem uma dualidade onda-partícula, Louis de Broglie propôs a generalização dessa dualidade de todas as partículas conhecidas.

A natureza ondulatória do elétron

Em 1925, o matemático e físico francês Louis de Broglie (1892-1987), se pergunta se não podemos partir de uma partícula para obter um fenômeno de onda. Ele foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física 1929 "por sua teoria sobre a natureza ondulatória dos elétrons".
Esta tese teórica foi posteriormente confirmada em 1927 por dois pesquisadores americanos Clinton Davisson e Germer Lester.
Em 1925 era tudo onda e partícula em um momento conturbado e que os físicos que dois anos mais tarde explicar estes fenômenos através da física quântica. O fóton não tem massa é um objeto quântico, como todas as partículas massivas que constituem a matéria.

Imagem: Ilustração do elétron.
O elétron não tem uma localização precisa. Ela aparece e desaparece continuamente no vácuo, em uma espécie vaga de atemporal, ambos um pouco aqui e um pouco ali.