Ringkasan fisika modern dunia mikro :

1 . Dunia mikro terdiri dari dua jenis partikel, yang terutama berbeda dalam ukuran: partikel dunia ultra mikro ( Sebagai contoh , foton ) dan partikel dari dunia mikro ( Sebagai contoh , elektron ). Dunia ultra mikro tiga kali lipat lebih kecil dari partikel dunia mikro . Biasanya 10 pangkat delapan belas minus .

2. Jadi kita memiliki tiga arah gerak partikel ( Nasi .1 ) dan , masing-masing , tiga ruang margin : medan gravitasi , medan listrik dan magnet . Atas dasar ini, seseorang dapat berbicara tentang sifat terpadu dari ketiga bidang dan bahwa , bahwa ketiga bidang tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain dalam mikrokosmos . ( Ada hal-hal di alam , menciptakan medan magnet atau listrik secara terpisah ). Sebagai konsekuensi dari pernyataan ini, jika sebuah konduktor untuk arus listrik dimasukkan ke dalam medan magnet , maka tidak dapat dipengaruhi oleh medan listrik , yang selalu ortogonal terhadap medan magnet .

3. Mari kita perhatikan itu , bahwa setiap partikel dunia mikro memiliki tiga derajat kebebasan lagi , yang digunakan untuk gerak putar . Lihat gambar. 1 . Klaim fisikawan Hopkins , bahwa ruang dapat masuk ke dalam waktu dan sebaliknya . Bagaimana memahami pernyataan ini? ? Kita tahu hukum kekekalan energi , yang berbunyi : jumlah energi kinetik dan potensial suatu benda adalah konstan . Pergerakan partikel dalam ruang dunia mikro bersifat osilasi . Gerak osilasi merupakan hasil penjumlahan dua gerak : translasi dan rotasi . Energi kinematik adalah energi gerak translasi , dan potensial adalah energi yang tersimpan dari tubuh yang tidak bergerak di ruang angkasa dengan cara yang berbeda . Gerakan translasi dilakukan di ruang angkasa , dan rotasi dalam waktu dan gerakan ini memiliki kondisi batas matematis , tentang yang dikatakan fisikawan Hopkins kepada kami .

4. aku percaya , bahwa semua partikel ultra mikrokosmos berbeda satu sama lain hanya dalam frekuensi osilasi . Misalnya , sinar ultra violet dan inframerah : foton yang sama , tetapi dengan frekuensi yang berbeda . aku percaya , frekuensi itu adalah bentuk penyimpanan energi , t .e. frekuensi menentukan besarnya energi kinetik dan energi potensial partikel . Karena rumus Einstein hanya memperhitungkan energi kinetik dari partikel yang bergerak , maka rumus ini perlu diperbaiki . tampaknya , massa partikel harus dipahami sebagai massa spesifik , t . e . massa volume yang dibuat oleh frekuensi osilasi : massa partikel harus dibagi dengan produk amplitudo osilasi dan luas panjang gelombang atau ekspektasi matematis gelombang ini.

5. Setiap partikel dasar dari dunia mikro mengandung jenis partikel ultra mikro spesifiknya sendiri dengan frekuensinya sendiri. Misalnya , elektron mengandung foton dengan frekuensi yang sama ( dengan nama baru: “ bion ”), tetapi frekuensi foton yang dipancarkan disesuaikan dengan kondisi orbit elektron tertentu . Gambar 4 adalah bukti dugaan ini : semua gelombang elektromagnetik harus memiliki panjang dan amplitudo yang sama dalam orbit tertentu . Tetapi transisi dari orbit ke orbit lain disertai dengan perubahan parameter frekuensi : t . e . amplitudo dan panjang gelombang . Setiap orbit memiliki tingkat energi energi potensialnya sendiri. ep Wah , sebagai konsekuensi dari hukum kekekalan energi . Penyebab p e dari emisi reguler quark energi dari partikel elementer dunia mikro, mungkin ada fenomena resonansi .

Sebuah blok elektron di orbit memiliki torsi , yang merupakan produk dari massa elektron dan jari-jari orbit , yang mengarah pada rotasi orbit itu sendiri . Setiap orbit elektron dalam atom pada dasarnya adalah sirkuit tertutup listrik dan karena itu menciptakan medan elektromagnetik di sekitarnya.. Oleh karena itu, kecepatan elektron di orbit adalah sama , seperti dalam rangkaian listrik . Medan ini mencegah elektron mendekati proton inti. . Arah garis medan magnet dapat ditentukan dengan aturan gimlet .

7 . Literatur fisik menyatakan bahwa , bahwa elektron memiliki spin 2. Memang , ketika foton dipancarkan, ia berputar 90 derajat , t . e . untuk 1 / 2 kembali kembali ke posisi awal , yang memberi 1 lagi / 2 kembali . Selanjutnya, ubah wajah rotasi dan lagi 1 / 2 dan 1 / 2 , t . e . putaran totalnya adalah 2 .

7. alam semesta kita - ruang tertutup secara fisik . Itu dibatasi oleh konstanta fisik : Sebagai contoh , kecepatan cahaya pada 300.000 km per detik atau batas suhu 273 , 16 derajat Celcius . Oleh karena itu, Hukum Kekekalan Energi terpenuhi di dalamnya dan karena itu telah ada selama miliaran tahun. . Bagaimana seseorang bisa menjelaskan fakta? , bahwa pergerakan planet-planet dalam orbitnya tidak berhenti ? Asumsi , bahwa planet-planet bergerak dengan inersia setelah momentum Bang , maka energi ini selama miliaran tahun akan hilang sampai batas tertentu karena pertemuan dengan meteorit dan angin matahari. Catatan , bahwa partikel-partikel dunia ultra mikro, ketika bergerak, membuat gerakan osilasi di sekitar lintasan geraknya, t . e . gerakan mereka adalah proses osilasi frekuensi tertentu . Proses osilasi di alam adalah peralihan energi potensial menjadi energi kinetik dan sebaliknya. Oleh karena itu berikut ini , bahwa pergerakan benda apapun dalam ruang tertutup harus menggunakan stok energi potensial dengan bantuan mekanisme frekuensi.

Kami tidak tahu mengapa ada suhu , batas vakum dan membatasi kecepatan cahaya . Mungkin cryoplasma ada , sesuatu seperti lubang hitam , energi menyempit p gyu sampai batas tertentu , setelah itu Big Bang terjadi .

8. Secara eksperimental, para ilmuwan telah gagal mencapai kecepatan cahaya atau suhu nol Kelvin . Mereka hanya mendekati batas-batas ini dengan jumlah kecil yang asimtotik. . Eksperimen ini membutuhkan pengeluaran energi yang besar. . Dengan demikian, didirikan , bahwa di wilayah nilai kecil ada biaya energi yang besar . Kita tahu dari fisika klasik rumus gaya F dalam interaksi massa :m 1 M 2 di mana r adalah jarak antara massa :

F=m 1 *M 2 /r^ 2 . Berat proton atau elektron sekitar 0 , 91 * 10 pangkat dikurangi 31 kg ( beratnya jauh lebih sedikit ), kepadatan 6 , 1 * 10 pangkat 17 kg / m ^ 3 . Jarak antar partikel pada interaksi lemah ( 2 * 10 hingga dikurangi 1 5 derajat ) m dan dengan interaksi yang kuat ( 10 ke kekuatan minus 18 ) diketahui . Namun, ketika menghitung gaya tarik menarik partikel-partikel ini, kita harus memperhitungkan faktanya , bahwa setiap partikel mikro adalah sirkuit osilasi mikro . Lihat Hai penjelasan paragraf 10. Penerapan rumus fisika klasik pada perhitungan interaksi partikel-partikel dunia mikro menunjukkan kepada kita bahwa , bahwa tidak ada batasan antara fisika klasik dan kuantum atau relativistik .

9. benda bermuatan , Sebagai contoh , elektron adalah penyebab tidak hanya medan elektrostatik, tetapi juga arus listrik. Ada perbedaan yang signifikan antara kedua fenomena ini. Untuk munculnya medan elektrostatik, diperlukan muatan ruang yang tidak bergerak, entah bagaimana tetap, dan untuk terjadinya arus listrik, sebaliknya, diperlukan partikel bermuatan bebas yang tidak tetap, yang dalam medan elektrostatik tidak bergerak. biaya datang ke negara gerak teratur sepanjang garis medan . Misalnya , pelepasan listrik listrik statis , terkonsentrasi di awan petir - petir . Gerakan ini adalah listrik .

10. Namun ada penyebab lain terjadinya arus listrik . Setiap partikel ultra dan mikro dari jenis elektron memiliki frekuensi osilasi sendiri dan , karena itu , adalah sirkuit osilasi mikro , di mana rumus Joseph Thomson berlaku :

f = 1/2 P adalah akar kuadrat dari L*C, di mana L = 2*EL/I kuadrat dan

C = 2*Ec/U kuadrat , dimana E 1 c dan e 1L adalah energi medan listrik dan fluks magnet, masing-masing . Rumus menunjukkan hubungan yang konstan antara L( di Henry , ) dan C ( dalam farad , yang diubah ke sentimeter ).

( satuan induktansi dalam sistem GHS; satu cm = 1 10 -9 gn( Henry ), cm , cm ... kapasitas, Sentimeter - satuan kapasitas dalam sistem GHS = 1 10 -12 f( farad ), cm . )

Jika dimensi besaran-besaran ini dalam sentimeter , maka penyebut rumus tersebut adalah keliling lingkaran . Karena itu , medan listrik di sekitar elektron adalah serangkaian lingkaran koaksial . Dengan peningkatan jari-jari lingkaran, kecepatan partikel ultra mikro harus meningkat, karena periode , yaitu, frekuensi osilasi elektron -f konstan . Konsekuensi dari ini konsumsi energi kinetik untuk partikel yang lebih jauh meningkat dan kemampuannya untuk menginduksi arus listrik dalam konduktor berkurang.

Tapi mari kita lihat Gambar 3. , di mana itu ditampilkan , bahwa vektor E 1 dengan dan E 1L dipisahkan dalam ruang dan saling ortogonal . Keadaan ini harus diperhitungkan ketika menginduksi arus listrik dalam konduktor . Jika kita menerapkan hukum kekekalan energi pada besaran E 1L dan E 1 dengan , lalu E 1L adalah energi kinetik dari aliran elektron yang bergerak -saya, sebuah E 1 c adalah energi potensial medan listrik sebagai fungsi dari intensitasnya U. Energi E1 L dan E1c reaktif . Dalam kasus partikel mikrokosmos, vektornya ortogonal terhadap sumbu koordinat OS , tetapi berada di bidang koordinat ortogonal yang berbeda . (C nasi motri . 2 ). Kedua vektor dipisahkan dalam ruang . Oleh karena itu, pemusnahan timbal balik mereka tidak terjadi dan frekuensi partikel mikro tidak meluruh seiring waktu. .

Dalam rangkaian listrik, reaktansi biasanya dilambangkan X , dan hambatan total pada rangkaian AC Z, resistensi aktif - R dan jumlah semua hambatan disebut impedansi . Z = R+jX

Modulus impedansi adalah rasio amplitudo tegangan dan arus, sedangkan fase adalah perbedaan antara fase tegangan dan arus.

Jika sebuah X >0 katakan reaktansi adalah induktif

Jika sebuah X =0 katakan impedansi murni resistif (aktif)

UE apakah X <0 говорят, что реактивное сопротивлние является ёмкостным .

Dalam rangkaian osilasi nyata , digunakan , Sebagai contoh , dalam teknik radio , kita dapat mengkompensasi energi induktif reaktif dengan energi reaktif kapasitifnya karena dengan kapasitansi reaktif vektor arus memimpin tegangan dan dengan vektor arus induktif tertinggal tegangan sebesar 90 derajat dan mereka berada di bidang yang sama tetapi tidak simultan. Karena salah satu ciri induktansi adalah kemampuan untuk menjaga arus yang mengalir melaluinya tidak berubah, maka ketika arus beban mengalir, pergeseran fasa antara arus dan tegangan (arus "tertinggal" di belakang tegangan dengan sudut fase). Tanda-tanda arus dan tegangan yang berbeda untuk periode pergeseran fasa, sebagai akibatnya, menyebabkan penurunan energi medan elektromagnetik induktansi, yang diisi ulang dari jaringan. Bagi sebagian besar konsumen industri, ini berarti sebagai berikut: di sepanjang jaringan antara sumber listrik dan konsumen, selain energi aktif yang melakukan kerja bermanfaat, energi reaktif yang tidak melakukan kerja bermanfaat juga mengalir.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa , apa yang Untuk adanya arus listrik pada penghantar maka diperlukan suplai energi dari luar dalam bentuk elektromagnetik bidang.

Penjelasan tambahan . kapasitansi R meningkat dengan jumlah putaran elektromagnet .

R = 1/(2 *C*f), di mana f- frekuensi , dan C- kapasitas .

Induktansi L=N 2 * μ *Al,

di mana L- induktansi ,N- jumlah lilitan konduktor kawat, µ - koefisien permeabilitas inti , A- volume inti , l- panjang inti rata-rata .

f = 1/(2 *√(L*C))

Karena itu , R = 1/(4π 2 * C * N * ( * A / l)).

Untuk memahami sifat-sifat foton, kita akan melakukan percobaan sederhana. Mari kita jatuhkan dua bola dengan berat yang sama, dari ketinggian yang sama, ke pelat baja. Satu bola plastisin dan bola lainnya- baja. Sangat mudah untuk melihat bahwa jumlah pantulan dari pelat berbeda untuk mereka dan lebih besar untuk bola baja. Nilai rebound ditentukan oleh deformasi elastis bahan bola. Sekarang mari kita kirim seberkas cahaya ke komporsebuah , yaitu, fluks foton. Dari optik diketahui bahwa sudut datang berkas sama dengan sudut pantul. Ketika dua benda bertabrakan, mereka bertukar energi sebanding dengan massa mereka. Dalam kasus berkas foton, yang terakhir hanya mengubah vektor gerak saja. Tidak mengikuti dari fakta ini kesimpulan tentang nilai deformasi elastis foton yang luar biasa tinggi, yaitu tentang superelastisitas. Bagaimanapun, kita akrab dengan fenomena plastisitas berlebih dari beberapa paduan.

11. Apa peran deformasi elastis dalam mikrokosmos? Kita tahu bahwa pegas terkompresi memiliki energi potensial, yang nilainya semakin besar, semakin tinggi deformasi elastis pegas. Kita tahu bahwa selama proses osilasi, energi potensial diubah menjadi energi kinetik dan sebaliknya. Juga diketahui bahwa semua partikel di dunia mikro melakukan gerakan osilasi, yaitu, mereka memiliki frekuensi osilasinya sendiri, yang menciptakan medan elektromagnetik di sekitar partikel. Dengan demikian, setiap partikel mikrokosmos adalah sirkuit osilasi mikro seperti sirkuit osilasi teknik radio. Oleh karena itu, medan elektromagnetik harus menciptakan torsi dalam partikel:M = r saya *F saya , Saya - dimana adalah titik penerapan momen ini. Perhatikan bahwa frekuensi mikropartikel tidak berubah terhadap waktu. Oleh karena itu, besar torsi dan besar arus listrik yang menyebabkannya tidak berubah terhadap waktu. Dan ini hanya mungkin dalam kasus superkonduktivitas!

Torsi ini memutar partikel di sekitar sumbu X dan Y secara berurutan, menciptakan deformasi torsi elastis. Deformasi superelastis ini mengembalikan partikel ke keadaan semula. Dengan demikian, gerakan osilasi sebuah partikel dibuat dengan transisi energi potensial yang tertanam dalam deformasi elastis torsi menjadi energi kinetik dari gerakan partikel dalam ruang di sepanjang sumbu.Z .

Mekanisme transisi semacam itu dapat dibayangkan seperti memutar tabung pasta. Faktanya, perubahan volume menghasilkan ekstrusi pasta dari bukaan tabung, yang terletak tegak lurus dengan bidang puntir tabung. Momentum internal ini menyebabkan partikel bergerak sepanjang sumbuZ. Ada nanoengine efisiensi tinggi. Hal serupa dapat diamati pada apa yang disebut roda pakaian dalam. Jika sumbu roda seperti itu tidak diperbaiki, maka alih-alih roda yang berputar, kita akan mendapatkan gerakan rolling translasinya.Untuk mengimplementasikan mesin ini, perlu dibuat bahan dengan nilai deformasi torsi elastis yang luar biasa tinggi. . Kemudian jalan untuk melakukan perjalanan dengan kecepatan cahaya akan terbuka.

12. Sifat mikropartikel yang sangat tinggi terjadi pada bahan pada suhu mendekati nol Kelvin. Tidak masalah menyusut secara berkala menjadi semacam lubang hitam, yaitu krioplasma pada suhu Kelvin. Bukankah materi ini, berkat sifat super, sebuah akumulator energi potensial, yang, ketika mencapai tingkat kritis, diubah menjadi energi kinetik melalui ledakan?

Fisika dunia mikro

Tingkat struktur materi dalam fisika

(masukkan gambar)

Tingkat struktural zat dalam mikrokosmos

tingkat molekul- tingkat struktur molekul zat. Molekul – sistem mekanika kuantum tunggal yang menyatukan atom

tingkat atom- tingkat struktur atom zat.

Atom - elemen struktural dunia mikro, yang terdiri dari nukleus dan kulit elektron.

tingkat nukleon- tingkat inti dan partikel penyusunnya.

Nukleon - nama umum proton dan neutron, yang merupakan bagian penyusun inti atom.

tingkat kuark- tingkat partikel dasar - quark dan lepton

struktur atom

Ukuran atom sekitar 10 -10 m.

Dimensi inti atom dari semua unsur adalah sekitar 10 -15 m, yaitu puluhan ribu kali lebih kecil dari ukuran atom.

Inti atom adalah positif, dan elektron yang berputar di sekitar inti membawa muatan listrik negatif. Muatan positif inti sama dengan jumlah muatan negatif elektron. Atom bersifat netral secara listrik.

Model atom planet Rutherford . (masukkan gambar)

Orbit melingkar dari empat elektron ditunjukkan.

Elektron dalam orbit ditahan oleh gaya tarik listrik antara mereka dan inti atom

Sebuah elektron tidak dapat berada dalam keadaan energi yang sama. Pada kulit elektron, elektron tersusun berlapis-lapis. Setiap kulit mengandung jumlah tertentu: pada lapisan pertama yang paling dekat dengan nukleus - 2, pada lapisan kedua - 8, pada lapisan ketiga - 18, pada lapisan keempat - 32, dll. Setelah lapisan kedua, orbit elektron dihitung menjadi sublapisan .

Tingkat energi atom dan gambar bersyarat dari proses penyerapan dan emisi foton (Lihat gambar)

Ketika berpindah dari tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi, atom menyerap energi (energi kuantum) sama dengan perbedaan energi antara transisi. Sebuah atom memancarkan energi kuantum jika elektron dalam atom bertransisi dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah (melompat).

Klasifikasi umum partikel elementer

partikel dasar- ini adalah partikel yang tidak dapat didekomposisi, struktur internal yang bukan merupakan asosiasi partikel bebas lainnya, mereka bukan atom atau inti atom, dengan pengecualian proton

Klasifikasi

foton

elektron

• baryon

neutron

Karakteristik utama partikel elementer

Bobot

Lepton (ringan)

Meson (sedang)

Baryon (berat)

Seumur hidup

stabil

Semu-stabil (membusuk dalam interaksi lemah dan elektromagnetik)

Resonansi (partikel berumur pendek yang tidak stabil meluruh karena interaksi yang kuat)

Interaksi di dunia mikro

Interaksi yang kuat memberikan ikatan yang kuat dan neutron dalam inti atom, quark dalam nukleon

Interaksi elektromagnetik menyediakan koneksi elektron dengan inti, atom dalam molekul

Interaksi lemah menyediakan transisi antara berbagai jenis quark, khususnya, menentukan peluruhan neutron, menyebabkan transisi timbal balik antara berbagai jenis lepton

Interaksi gravitasi dalam mikrokosmos pada jarak 10 -13 cm tidak dapat diabaikan, namun, pada jarak orde 10 -33 cm, sifat khusus vakum fisik mulai muncul - partikel superberat virtual mengelilingi diri mereka dengan medan gravitasi yang mendistorsi geometri ruang

Karakteristik interaksi partikel elementer

Jenis interaksi	Intensitas relatif	Rentang cm	Partikel yang di antaranya ada interaksi	Partikel - pembawa interaksi
				judul	Massa GeV
kuat			Hadron (neutron, proton, meson)	Gluon
elektromagnetik			Semua benda dan partikel bermuatan listrik	foton
Lemah			Semua partikel dasar kecuali foton	vektor obozons W + , W - , Z 0
gravitasi			Semua partikel	Graviton (partikel hipotetis)

Tingkat struktural organisasi materi (bidang)

Bidang

Gravitasi (kuanta - graviton)

Elektromagnetik (kuanta - foton)

Nuklir (kuanta - meson)

Elektron - positif (kuantum - elektron, positron)

Tingkat struktural organisasi materi (substansi dan bidang)

Substansi dan medan berbeda

Dengan massa istirahat

Menurut hukum gerak

Menurut tingkat permeabilitas

Menurut tingkat konsentrasi massa dan energi

Sebagai entitas sel dan gelombang

Kesimpulan umum : perbedaan antara zat dan medan dengan benar mencirikan dunia nyata dalam pendekatan makroskopik. Perbedaan ini tidak mutlak, dan dalam transisi ke objek mikro, relativitasnya terungkap dengan jelas. Di dunia mikro, konsep "partikel" (zat) dan "gelombang" (medan) bertindak sebagai karakteristik tambahan yang mengungkapkan inkonsistensi internal dari esensi objek mikro.

Quark adalah partikel elementer penyusunnya

Semua quark memiliki muatan listrik fraksional. Quark dicirikan keanehan, pesona dan keindahan.

Muatan baryon untuk semua quark adalah 1/3, untuk antiquark yang sesuai adalah 1/3. Setiap quark memiliki tiga keadaan, keadaan ini disebut warna: R - merah, G - hijau dan B - biru

FISIKA KUANTUM

Fisika kuantum cabang fisika yang mempelajari fenomena yang melekat di dunia mikro, yaitu benda berukuran 10 -10 m atau kurang. Kekhususan fenomena yang terjadi dalam mikrokosmos terutama terletak pada ketidakmungkinan langsung, yaitu. melalui indera (terutama penglihatan) untuk memperoleh informasi tentang proses yang sedang berlangsung. Pada dasarnya pendekatan dan metode baru berdasarkan kuantitas yang diukur secara eksperimental diperlukan untuk menggambarkan fenomena dunia mikro.
Kelahiran fisika kuantum didahului oleh situasi dramatis dalam fisika pada akhir abad ke-19. Fisika klasik terbukti tidak mampu menggambarkan spektrum radiasi kesetimbangan secara memadai. Pada saat itu, radiasi termal dianggap sebagai kumpulan gelombang bidang, dan deskripsi teoretisnya sesuai dengan eksperimen. Namun, pada frekuensi tinggi, kepadatan energi radiasi yang diprediksi seharusnya meningkat hingga tak terhingga. Situasi ini dikenal sebagai "bencana ultraviolet".

Jalan keluar yang tidak terduga dari situasi ini diusulkan oleh fisikawan Jerman Max Planck (Max Karl Ernst Ludwig Planck). Idenya adalah bahwa radiasi terjadi dalam kuanta terpisah dan energi gelombang elektromagnetik tidak dapat berubah-ubah, seperti yang diyakini dalam fisika klasik, tetapi harus mengambil nilai-nilai tertentu sebanding dengan beberapa nilai yang sangat kecil h (sama dengan 6,63 10 -34 J s), yang kemudian diberi nama konstanta Planck. Maka rapatan energi total tidak lagi dapat dianggap sebagai besaran kontinu, tetapi terdiri dari banyak bagian energi (kuanta), yang jumlahnya tidak dapat sebesar prediksi hipotesis klasik. Masalah kepadatan radiasi dan "bencana ultraviolet" berhasil dipecahkan. Untuk penemuan kuantum energi pada tahun 1918, Max Planck dianugerahi Hadiah Nobel.
Pengenalan kuantum memungkinkan untuk menyelesaikan sejumlah pertanyaan lain yang kemudian dihadapi sains. Menggunakan gagasan Planck tentang energi kuantum, Albert Einstein pada tahun 1905 menurunkan persamaan efek fotolistrik E = hν + W, di mana E adalah energi kinetik elektron, adalah frekuensi radiasi elektromagnetik, h adalah konstanta Planck, dan W adalah fungsi kerja elektron untuk suatu zat. Pencapaian terpenting dalam hal ini adalah pengenalan energi radiasi elektromagnetik sebagai fungsi yang bergantung pada frekuensi (atau panjang gelombang) radiasi, yang mengarah pada penciptaan skala gelombang elektromagnetik.
Gagasan kuantum mengarah pada kesimpulan tentang diskrit fenomena yang terjadi dalam mikrokosmos, yang kemudian digunakan dalam studi tingkat energi atom dan inti atom.

Ketergantungan panjang gelombang berbagai jenis partikel pada energinya
(satuan nuklir - MeV = 1,6 10 -13 J, fm = 10 -15 m)

Konsekuensi penting lainnya dari diskritnya fenomena mikrokosmos adalah penemuan oleh Louis de Broglie (1929) tentang universalitas dualitas gelombang-partikel, yaitu fakta bahwa objek-objek mikrokosmos memiliki sifat gelombang dan sel pada saat yang bersamaan. Ini memungkinkan tidak hanya untuk menjelaskan sejumlah fenomena yang terkait dengan interaksi partikel dengan materi (misalnya, difraksi partikel), tetapi juga untuk mengembangkan lebih lanjut metode penggunaan radiasi untuk mempengaruhi partikel, yang mengarah pada penciptaan teori modern utama. alat untuk mempelajari materi - akselerator.
Pada paruh kedua tahun 1920-an, perangkat teoretis untuk menggambarkan fenomena kuantum diciptakan mekanika kuantum. Kontribusi paling signifikan untuk penciptaannya dibuat oleh Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Niels Bohr, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Max Born, dan lainnya.
Mekanika kuantum adalah bagian terpisah dari fisika modern yang berkembang dengan baik. Untuk asimilasi yang mendalam, diperlukan latar belakang matematika yang baik, yang jauh melampaui cakupan kursus fisika di banyak universitas. Namun, penjelasan konsep dasar mekanika kuantum tidak terlalu rumit. Konsep dasar ini terutama mencakup arti fisik kuantisasi, prinsip ketidakpastian, dan fungsi gelombang.
Makna fisik dari keterpisahan keadaan dalam mikrokosmos, pertama-tama, terkait dengan makna fisik dari konstanta Planck. Kecilnya nilainya menentukan skala interaksi dalam mikrokosmos. Memang, dalam transisi ke makrokosmos dan konsep klasik, jumlah yang mirip dengan konstanta Planck menjadi dapat diabaikan, dan dalam banyak kasus kami menganggapnya sebagai nol. Dalam hal ini, yang disebut bagian ke batas terjadi, yaitu. prinsip-prinsip fisika klasik dapat dianggap sebagai versi akhir dari fisika kuantum, ketika massa, ukuran, dan parameter lain dari objek makro, yang sangat besar dalam skala mikrokosmos, meniadakan interaksi yang signifikan dalam mikrokosmos. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa konstanta Planck adalah penghubung antara fenomena dunia mikro dan dunia makro.
Ini dapat dilihat dengan sangat baik pada contoh diskrititas negara-negara di dunia mikro. Misalnya, perbedaan antara keadaan energi atom dapat menjadi sepersepuluh elektron volt (satuan energi dunia mikro, sama dengan 1,6·10 -19 J). Cukuplah untuk mengingat bahwa dibutuhkan puluhan kilojoule untuk merebus satu gelas air, dan menjadi jelas bahwa dari sudut pandang fisika klasik, ketidakjelasan seperti itu benar-benar tidak terlihat! Itulah sebabnya kita dapat berbicara tentang kesinambungan proses yang mengelilingi kita, terlepas dari perbedaan yang panjang dan pasti dari fenomena yang terjadi pada atom dan inti atom.
Untuk alasan yang sama, prinsip dasar fisika dunia mikro seperti prinsip ketidakpastian, diusulkan oleh W. Heisenberg pada tahun 1927
Gambar di bawah menjelaskan perlunya memperkenalkan prinsip ketidakpastian di dunia mikro dan tidak adanya kebutuhan ini di makrokosmos

Memang, tingkat pengaruh sumber eksternal (cahaya) pada objek makro (patung) tidak dapat dibandingkan dengan parameternya (misalnya, massa diubah menjadi energi setara).
Hal lain adalah ketika objek mikro menjadi objek pengaruh. Energi elektron dalam atom adalah puluhan (jarang lebih) elektron volt, dan tingkat tumbukan cukup sepadan dengan energi ini. Jadi, ketika mencoba mengukur secara akurat parameter apa pun dari objek mikro (energi, momentum, koordinat), kita akan menemukan fakta bahwa proses pengukuran itu sendiri akan mengubah parameter yang diukur, dan sangat kuat. Maka perlu diakui bahwa dengan pengukuran apa pun dalam mikrokosmos, kita tidak akan pernah bisa membuat pengukuran yang akurat selalu akan terjadi kesalahan dalam menentukan parameter utama sistem. Prinsip ketidakpastian memiliki ekspresi matematis dalam bentuk hubungan ketidakpastian, misalnya pΔx , di mana p adalah ketidakpastian dalam menentukan momentum, dan x adalah ketidakpastian dalam menentukan koordinat sistem. Perhatikan bahwa konstanta Planck di sebelah kanan menunjukkan batas penerapan prinsip ketidakpastian, karena dalam makrokosmos kita dapat dengan aman menggantinya dengan nol dan melakukan pengukuran yang akurat untuk kuantitas apa pun. Prinsip ketidakpastian mengarah pada kesimpulan bahwa tidak mungkin untuk menentukan parameter apa pun dari sistem secara tepat, misalnya, tidak ada artinya berbicara tentang lokasi yang tepat dari sebuah partikel di ruang angkasa. Dalam hal ini, perlu dicatat bahwa representasi luas atom sebagai satu set elektron yang berputar dalam orbit tertentu di sekitar nukleus hanyalah penghargaan untuk persepsi manusia tentang dunia di sekitar kita, kebutuhan untuk memiliki gambar visual apa pun di depan kita. Pada kenyataannya, tidak ada lintasan yang jelas - orbit dalam atom.
Namun, orang dapat mengajukan pertanyaan - lalu apa karakteristik utama sistem di dunia mikro, jika parameter seperti energi, momentum, waktu interaksi (atau keberadaan), koordinat - tidak ditentukan? Nilai universal ini adalah fungsi gelombang sistem kuantum.
Fungsi gelombang , yang diperkenalkan oleh Max Born untuk menentukan karakteristik sistem kuantum, memiliki makna fisik yang agak kompleks. Besaran lain, kuadrat modulus fungsi gelombang |ψ| 2. Nilai ini menentukan, misalnya, kemungkinan bahwa sistem kuantum berada pada titik waktu tertentu pada titik tertentu. Secara umum, prinsip probabilistik adalah yang utama dalam fisika dunia mikro. Setiap proses yang sedang berlangsung dicirikan terutama oleh kemungkinan kemunculannya dengan fitur-fitur tertentu.
Fungsi gelombang berbeda untuk sistem yang berbeda. Selain mengetahui fungsi gelombang, deskripsi sistem yang benar juga memerlukan informasi tentang parameter lain, misalnya, karakteristik medan tempat sistem berada dan interaksinya. Mempelajari sistem semacam itu justru merupakan salah satu tugas mekanika kuantum. Faktanya, fisika kuantum membentuk bahasa yang dengannya kami menggambarkan pengalaman dan hasil kami dalam studi dunia mikro, lebih umum daripada teori klasik. Pada saat yang sama, penting untuk dipahami bahwa fisika kuantum tidak membatalkan fisika klasik, tetapi memuatnya sebagai kasus pembatasnya sendiri. Dalam transisi dari objek mikro ke objek makroskopik biasa, hukumnya menjadi klasik dan, dengan demikian, fisika kuantum menetapkan batas penerapan fisika klasik. Transisi dari fisika klasik ke fisika kuantum adalah transisi ke tingkat pertimbangan materi yang lebih dalam.
Proses yang terjadi di mikrokosmos termasuk dalam fenomena yang hampir sepenuhnya berada di luar batas persepsi indrawi. Oleh karena itu, konsep tempat teori kuantum beroperasi dan fenomena yang dianggapnya sering tidak terlihat. , melekat dalam fisika klasik. Selama pembentukan teori kuantum, ide-ide yang tampak jelas dan akrab seperti tentang partikel dan gelombang, tentang diskrit dan kontinu, tentang deskripsi statistik (probabilistik) dan dinamis direvisi. Fisika kuantum telah menjadi langkah penting dalam membangun gambaran fisik dunia modern. Itu memungkinkan untuk memprediksi dan menjelaskan sejumlah besar fenomena yang berbeda - dari proses yang terjadi di atom dan inti atom hingga efek makroskopik dalam padatan; tanpa itu, tampaknya sekarang mustahil untuk memahami asal usul alam semesta. Rentang fisika kuantum sangat luas - dari partikel dasar hingga objek luar angkasa. Tanpa fisika kuantum, tidak hanya ilmu alam, tetapi juga teknologi modern tidak terpikirkan.

FISIKA ATOM

Pada tahun 1885, J.J. Thomson menemukan elektron, objek pertama mikrokosmos. Munculnya cabang ilmu baru - fisika atom diletakkan. Sudah pada awal abad ke-20, ada beberapa model struktur atom, yang paling terkenal adalah milik J.J. Thomson sendiri. Berdasarkan model ini, atom adalah muatan positif yang terlokalisasi dalam volume kecil, di mana, seperti kismis dalam kue, ada elektron. Model ini menjelaskan sejumlah efek yang diamati, tetapi tidak dapat menjelaskan yang lain, khususnya, penampilan spektrum atom garis. Pada tahun 1911, rekan senegara Thomson Ernest Rutherford mencoba menjawab pertanyaan tentang struktur atom.
Skema percobaan itu sederhana - sebuah sumber, zat radioaktif yang memancarkan inti helium, ditempatkan di blok timah. Partikel bermuatan melewati foil emas tipis dan tersebar, berinteraksi dengan atom emas. Kemudian partikel yang tersebar jatuh pada layar yang ditutupi dengan zat yang menyebabkan kilau (kilat). Idenya adalah jika model atom Thomson benar, interaksi akan terjadi dengan cara yang kurang lebih sama di semua sudut sepanjang lintasan partikel. Memang, sebagian besar partikel mengenai layar, berinteraksi dengan lemah dengan bahan foil. Namun, sebagian kecil (sekitar 8 dari seribu partikel) mengalami hamburan BACK yang kuat, seolah-olah bertabrakan dengan semacam muatan yang terkonsentrasi di tengah atom. Setelah banyak percobaan, Rutherford menyimpulkan bahwa model Thomson tidak benar. Dia mengusulkan model yang kemudian disebut planetary. Di tengah, dalam volume kecil, semua muatan positif (inti) terkonsentrasi, elektron berada di sekitarnya.

Model Rutherford bagus, tetapi masih belum menjawab sejumlah pertanyaan. Misalnya, bagaimana radiasi atom (pendaran) terjadi? Dalam keadaan apa atom memancarkan foton cahaya yang berbeda? Itu tergantung pada apa? Apakah emisi atom terkait dengan perilaku elektron di dalamnya? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dua tahun kemudian diberikan oleh fisikawan Denmark yang luar biasa Niels Bohr (Niels Henrik David Bohr)

Gambar N. Bora pada uang kertas Denmark 500 mahkota.

Bohr mengembangkan model planet dengan mengasumsikan bahwa setiap elektron dalam atom memiliki beberapa keadaan energi tetap (yang secara kasar dapat digambarkan sebagai menemukan elektron dalam orbit tertentu) Selama atom berada dalam keadaan energi terendah, ia tidak dapat memancarkan. Saat menerima energi dari luar, elektron dapat mengubah keadaan energinya (pindah ke orbit lain) atau bahkan meninggalkan atom (ionisasi). Ketika kembali ke tempatnya (atau orbitnya), kelebihan energi dilepaskan dalam bentuk radiasi karakteristik (foton dengan beberapa energi). Atom "menurut Bohr" menjawab semua pertanyaan yang muncul setelah penciptaan model atom pertama. Studi eksperimental atom berhasil mengkonfirmasi model Bohr dan, omong-omong, prediksi kuantum tentang diskrit energi dalam atom. Pada tahun 1922, Niels Bohr dianugerahi Hadiah Nobel untuk karyanya tentang struktur atom dan radiasinya.
Sudah di tahun 20-an abad terakhir, atom dipelajari dengan baik. Keberhasilan itu juga difasilitasi oleh fakta bahwa koneksi komponen atom - nukleus dan elektron, dilakukan karena potensi Coulomb yang terkenal. Pada akhir 1920-an, teori kuantum muncul, menjelaskan sejumlah atom dan hukum perilakunya.
Atom adalah sistem kuantum netral secara elektrik dengan dimensi karakteristik orde 10 -10 m. Setiap atom mengandung inti di mana muatan positif atom terkonsentrasi dan hampir seluruh (lebih dari 99,9%) massa atom terkonsentrasi. Muatan negatif didistribusikan di antara elektron, jumlahnya sama dengan jumlah partikel nuklir bermuatan positif (proton) di dalam nukleus. Ketika energi tertentu, yang disebut energi ionisasi, diterapkan pada atom, salah satu elektron meninggalkan atom. Bagian bermuatan positif yang tersisa disebut ion, dan proses ini disebut ionisasi. Proses sebaliknya disebut rekombinasi dan disertai dengan emisi foton dengan energi yang sesuai dengan perbedaan energi atom sebelum dan sesudah rekombinasi.

Ionisasi adalah proses yang terus-menerus terjadi di sekitar kita. Sumber ionisasi adalah radiasi kosmik, berbagai instrumen dan perangkat, sumber radioaktif.
Berdasarkan sifat-sifat atom yang dijelaskan di atas, sejumlah besar perangkat teknis beroperasi. Contoh yang kita jumpai setiap hari adalah lampu neon. Ini adalah pancaran gas sebagai hasil dari rekombinasi ion yang merupakan penyebab emisi radiasi cahaya di perangkat ini.
Pada 1950-an, sebagai hasil dari mempelajari sifat-sifat emisi terstimulasi foton oleh sejumlah atom, penguat radiasi optik - laser - dikembangkan. (dari singkatan Amplifikasi Cahaya dengan Emisi Radiasi Terstimulasi amplifikasi cahaya dengan emisi terstimulasi). Laser bukanlah perangkat optik, seperti perisai cermin legendaris Archimedes, tetapi perangkat kuantum yang menggunakan struktur tingkat atom untuk memperkuat radiasi secara optik. Keuntungan utama dari laser adalah monokromatisitas yang tinggi (yaitu, semua foton yang dipancarkan memiliki panjang gelombang yang hampir sama) dari radiasi yang dihasilkannya. Justru karena inilah laser saat ini banyak digunakan dalam industri dan elektronik konsumen dan teknologi, kedokteran dan bidang lainnya.

FISIKA NUKLUS

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford mengusulkan model atomnya, yang di tengahnya terdapat objek dengan dimensi sekitar 10 -15 - 10 -14 m, yang mengandung hampir seluruh massa atom. Benda ini bernama inti atom. Namun, karena tidak mengherankan, studi tentang inti atom dimulai jauh lebih awal, pada akhir abad ke-19. Benar, pada waktu itu sifat-sifat inti atom dikaitkan dengan atom, yang strukturnya tidak diketahui secara pasti.

PADA 1896 Antoine Becquerel, mempelajari radiasi dari atom beberapa logam berat, sampai pada kesimpulan bahwa partikel yang dipancarkan oleh mereka, tidak seperti cahaya, cenderung menembus zat padat. Setelah 3 tahun, melanjutkan eksperimen dengan zat radioaktif, Ernest Rutherford menempatkan bijih uranium di medan magnet dan menemukan bahwa berkas utama terbelah menjadi 3 bagian, satu jenis partikel menyimpang ke kutub utara magnet, yang kedua - ke selatan, dan yang ketiga berlalu tanpa perubahan. Masih belum mengetahui sifat radiasi ini, Rutherford menamainya setelah tiga huruf pertama dari alfabet Yunani - , dan . Studi serupa, selain Becquerel dan Rutherford, juga dilakukan oleh pasangan Curie - Pierre dan Maria (Sklodowska-Curie). Marie Curie memberikan kontribusi besar dalam studi radioaktivitas inti atom, untuk pertama kalinya menerima radium logam dan termasuk di antara ilmuwan yang menciptakan fisika nuklir eksperimental. Dia adalah satu-satunya ilmuwan wanita yang telah memenangkan dua Hadiah Nobel (dalam kimia dan fisika).
Namun, kemajuan nyata dalam pengembangan fisika nuklir terjadi setelah penciptaan mekanika kuantum. Lagi pula, setelah tahun 1911-13. Rutherford dan Bohr menemukan struktur atom, muncul pertanyaan - apa struktur inti atom? Rutherford mencoba menjawabnya, memimpin pada tahun 1918-1921. percobaan pada studi inti atom ringan. Dialah yang pertama kali dilakukan pada tahun 1919 reaksi nuklir dan dibuka proton

14N + 4He → 17O + p

Nitrogen, berinteraksi dengan inti helium (-partikel), berubah menjadi oksigen dan hidrogen. Faktanya, Rutherford adalah orang pertama yang mencapai apa yang diimpikan oleh para alkemis abad pertengahan - transformasi satu zat menjadi zat lain.

Penerbangan proton dari nukleus mengkonfirmasi gagasan tentang keberadaan proton di dalam nukleus. Pada saat yang sama, menjadi jelas bahwa massa inti jauh lebih besar daripada jika mereka terdiri dari jumlah proton yang diperlukan. Kemudian muncul ide model proton-elektron dari nukleus, elektron dalam nukleus mengimbangi muatan sebagian proton yang ada di sana, seperti yang mereka katakan, "untuk berat".
Keberhasilan mekanika kuantum segera mengarah pada fakta bahwa kemungkinan keberadaan elektron dalam inti diragukan - sesuai dengan prinsip ketidakpastian, elektron yang ditempatkan dalam inti harus memiliki terlalu banyak energi dan tidak dapat disimpan di sana. . Pada tahun 1931, Heisenberg, Ivanenko dan Majorana, secara independen satu sama lain, mengusulkan gagasan "proton netral" - partikel berat tanpa muatan yang terletak di inti atom. Kejelasan terakhir datang pada tahun 1932 ketika James Chadwick menemukan neutron- partikel netral dengan massa kira-kira sama dengan massa proton. Dengan demikian, modern model proton-neutron inti atom.
Kelemahan utama dalam pengetahuan kita tentang inti atom adalah kurangnya bentuk yang tepat kemampuan nuklir, yang mengikat nukleon. Memecahkan masalah menciptakan teori inti yang lengkap adalah yang paling penting dalam fisika nuklir. Pada saat yang sama, kita tahu banyak tentang struktur inti atom.
Inti atom adalah benda dengan dimensi sekitar 10 -15 m, terdiri dari dua jenis partikel - proton dan neutron. Massanya kira-kira 1,7·10 -27 kg., dan neutron 0,14% lebih berat daripada proton. Karena kesamaan sifat (dengan pengecualian adanya muatan), kedua partikel tersebut sering disebut dengan kata “ nukleon».
Saat ini ada sekitar 3400 inti atom yang diketahui. 330 di antaranya stabil, sisanya dapat secara spontan berubah menjadi inti lain (radioaktif) dalam waktu yang cukup singkat. Inti atom yang memiliki jumlah proton sama tetapi neutron berbeda disebut isotop elemen yang sama. Jadi, misalnya, hidrogen memiliki tiga isotop - hidrogen itu sendiri, deuterium, dan tritium radioaktif. Tetapi timah memiliki lebih dari 30 isotop, sebagian besar bersifat radioaktif.
Inti atom adalah sistem kuantum yang mematuhi hukum fisika kuantum. Inti atom memiliki struktur energi diskrit. Benar, ia tidak memiliki struktur "planet", seperti dalam atom, tetapi ada juga berbagai posisi energi nukleon, yang disebut tingkat energi. Setelah menerima sebagian energi, nukleon dalam nukleus beralih ke keadaan energi yang lebih tinggi, dan kembali lagi, mereka memancarkan energi dalam bentuk foton dengan panjang gelombang kecil. Foton nuklir seperti itu biasanya disebut -kuanta. Setelah mencapai energi yang disebut energi pemisahan nukleon, inti dapat mengeluarkan nukleon, mengubah komposisi dan sifat-sifatnya. Jumlah berbagai jenis nukleon dalam inti dan keadaan energinya menentukan sifat inti atom dan karakteristik yang lebih mendasar. Misalnya, prevalensi unsur-unsur di alam semesta dijelaskan secara tepat oleh karakteristik kuantum inti atom.
Saat menggabungkan nukleon menjadi nukleus, efek yang menarik diamati - massa nukleus yang dihasilkan ternyata sedikit (sekitar 1%) lebih kecil dari massa nukleon penyusunnya. Selisih antara massa nukleon dan massa inti terletak pada ikatan nukleon di dalam inti dan oleh karena itu disebut energi ikat

E St \u003d ZM p s 2 + (A-Z) M n s2 M I s 2,

di mana Z adalah muatan inti, A adalah nomor massa(jumlah nukleon dalam inti)

Energi ikat adalah kuantitas yang sangat penting, yang juga menentukan banyak sifat inti. Besaran yang sama pentingnya adalah energi ikat spesifik, yaitu perbandingan energi ikat dengan jumlah nukleon

Ketergantungan energi ikat spesifik pada jumlah nukleon

Dapat dilihat bahwa ketergantungan ini memiliki maksimum yang jelas di wilayah inti 56 Fe (itulah sebabnya disebut juga "maksimum besi"). Keadaan ini, tanpa berlebihan, sangat penting secara praktis.

Kembali pada akhir 1930-an, ketika mempelajari inti berat, sebuah pola dibuat untuk penurunan bertahap dalam energi ikat spesifik. Akibatnya, ketika nilai ini menurun, inti menjadi lebih tidak stabil, "longgar". Selain itu, dengan dampak tertentu, ia dapat mulai mengeluarkan nukleon atau bahkan berantakan. Pada tahun 1939, fisikawan Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassman, menyinari garam uranium dengan neutron termal, menemukan barium di antara produk reaksi. Ini berarti bahwa di bawah tumbukan yang sangat kecil (energi neutron termal sesuai dengan energi molekul gas pada suhu kamar), salah satu isotop uranium dapat terpisah. Namun, ini bukan hal utama, tetapi fakta bahwa, sebagai berikut dari diagram di atas, inti fragmen yang dihasilkan akan memiliki energi ikat spesifik yang jauh lebih tinggi, yaitu. akan terikat lebih erat. Oleh karena itu, selama pembelahan, akan ada perbedaan energi, dan perbedaan ini akan dilepaskan. Satu setengah dekade berikutnya menerjemahkan penemuan ini ke dalam bidang praktis. Pada tahun 1942 yang pertama reaktor nuklir(AS), pada tahun 1945 yang pertama bom nuklir(AS), pada tahun 1954 - pembangkit listrik bahan bakar nuklir pertama (USSR) diluncurkan.

Bagaimana ekstraksi energi praktis selama fisi dilakukan? Bayangkan kita memiliki jumlah sampel yang cukup dari suatu zat yang dapat pecah dengan tumbukan kecil (neutron termal). Setelah tindakan fisi pertama, selain inti fragmen, beberapa neutron juga akan dilepaskan dengan energi yang jauh lebih tinggi daripada energi neutron termal. Mereka akan membelah inti yang mereka temui di jalan, sebagai hasil dari proses ini, di setiap inti baru yang terbelah, neutron baru akan terbentuk, yang pada gilirannya akan membelah inti baru, dll. Prosesnya akan seperti longsoran salju dan untuk alasan ini disebut reaksi berantai divisi.
Proses serupa diwujudkan dalam muatan nuklir dan mengarah pada pelepasan energi kolosal dalam waktu singkat (beberapa milidetik). Ledakan muatan beberapa kilogram, misalnya, 239 Pu, mirip dengan ledakan beberapa ratus kiloton (!) Dari bahan peledak konvensional.
Namun, ada cara untuk meregangkan proses ini dari waktu ke waktu. Jika Anda melihat skema reaksi berantai, Anda dapat melihat bahwa faktor penting adalah jumlah neutron yang membelah inti. Oleh karena itu, dengan menempatkan zat yang mampu menangkap neutron (penyerap) dalam bahan fisil, proses ini dapat diperlambat cukup untuk dapat menghilangkan energi yang dilepaskan, memaksanya, misalnya, memanaskan air hingga mendidih dan menggunakan uap untuk memutar turbin pembangkit listrik (PLTN). Pembangkit listrik tenaga nuklir modern menggunakan karbon (grafit) sebagai penyerap.
Jika kita sekarang melihat wilayah inti yang terletak di sebelah kiri "maksimum besi", orang dapat melihat bahwa energi ikat spesifiknya, rata-rata, ternyata bahkan lebih rendah daripada inti maksimum itu sendiri. Jadi, untuk inti ringan, proses yang mungkin terjadi adalah kebalikan dari fisi - sintesis. Dalam hal ini, seperti dalam kasus fisi, energi akan dilepaskan. Reaksi fusi termasuk, misalnya, fusi inti deuterium untuk membentuk helium.

2 H + 2 H → 3 He + n

reaksi termonuklir

Masalahnya, seperti yang mudah dilihat, adalah bahwa dalam semua kasus kita harus berurusan dengan penggabungan benda-benda bermuatan serupa, yang disebut Penghalang Coulomb, untuk mengatasinya masih perlu mengeluarkan tenaga. Ini paling mudah dicapai dengan memanaskan zat yang disintesis ke suhu yang sangat tinggi (jutaan derajat). Dalam kondisi terestrial, ini hanya mungkin dengan ledakan nuklir. Dengan demikian, dengan menempatkan muatan nuklir di kulit elemen ringan, seseorang bisa mendapatkan reaksi fusi yang tidak terkendali atau (karena suhu tinggi yang terjadi), reaksi termonuklir. Untuk pertama kalinya reaksi seperti itu (ledakan bom termonuklir) dilakukan pada tahun 1953 (Uni Soviet).
Di alam, reaksi termonuklir terjadi di bintang, di mana semua kondisi ada untuk "menerobos" penghalang Coulomb. Selain itu, kompresi gravitasi terkuat juga berkontribusi pada reaksi fusi dengan pembentukan elemen yang lebih berat, hingga besi.
Masalah penerapan fusi termonuklir terkendali masih belum terselesaikan dan salah satu yang paling relevan untuk fisika nuklir, karena memungkinkan untuk menggunakan bahan bakar murah dalam jumlah yang praktis tidak terbatas tanpa konsekuensi yang merugikan bagi lingkungan.
Seperti yang telah dicatat, komposisi inti atom sangat menentukan sifat-sifatnya. Salah satu karakteristik nuklir paling menonjol yang mempengaruhi perilaku inti adalah rasio antara neutron dan proton dalam inti atom. Ini paling baik dilihat dalam apa yang disebut diagram N-Z.

Diagram N-Z inti atom.

Ada beberapa area penting dalam diagram. Salah satunya adalah bagian tengah, strip sempit inti yang ditandai dengan warna hitam. Inilah yang disebut "lembah stabilitas", wilayah inti stabil yang tidak mengalami peluruhan. Dengan peningkatan jumlah neutron (di sebelah kanan lembah stabilitas), inti yang ditandai dengan warna biru berada. Dengan kelebihan neutron, energi inti meningkat dan menjadi mungkin untuk "kembali" ke lembah stabilitas dengan mengubah salah satu neutron menjadi proton

n → p + e - + e .

Proses ini disebut -minus peluruhan. Neutron berubah menjadi proton, elektron dan elektronik. Neutron juga dapat mengalami peluruhan ini di luar inti. Sebagai hasil dari peluruhan seperti itu, nukleus meningkatkan muatannya, bergeser ke wilayah stabilitas.
Daerah merah adalah daerah inti dengan kelebihan proton. Mereka melakukan proses sebaliknya:

p → n + e + + v e

ditelepon peluruhan -plus. Proton berubah menjadi neutron, positron, dan elektron neutrino (dua partikel terakhir adalah "antipoda" elektron dan antineutrino). Perlu dicatat bahwa karena massa proton lebih kecil dari massa neutron, peluruhan seperti itu hanya terjadi di inti, dalam keadaan bebas proton stabil.
Area kuning pada diagram adalah area inti tidak stabil yang berat. Mereka dicirikan oleh jenis peluruhan lain - emisi partikel (inti 4 He) atau -pembusukan, Jenis peluruhan ini menyebabkan penurunan muatan dan nomor massa dan "pergerakan" inti ke daerah inti yang lebih ringan. Terkadang ini mengarah pada rantai pembusukan. Sebagai contoh,

226 Ra → 222 Rn + 4 He; 222 Rn → 208 Po + 4 He; 208Po → 204Pb + 4He,

dimana yang terakhir sudah merupakan kernel yang stabil.
Dalam banyak kasus, inti yang dihasilkan dari peluruhan memiliki kelebihan energi dan dilepaskan darinya dengan emisi -kuantum, transisi dalam nukleus (kadang-kadang salah disebut peluruhan ).
Semua peluruhan inti dicirikan oleh fitur mereka sendiri yang terkait dengan kemungkinan peluruhan, jenis partikel yang dipancarkan dan energinya. Namun, ada pola umum peluruhan yang terbentuk selama karya Becquerel dan Curie. Yang utama adalah hukum peluruhan radioaktif.

N(t) \u003d N 0 e -λt,

di mana N adalah jumlah inti radioaktif dalam sampel pada saat tertentu, N 0 adalah jumlah inti radioaktif pada waktu awal tertentu, dan adalah konstanta peluruhan yang mencirikan probabilitas peluruhan. Konstanta peluruhan sangat tidak nyaman untuk penggunaan praktis, oleh karena itu, nilai lain sering digunakan, T 1/2 - setengah hidup, yang mencirikan waktu di mana jumlah inti aktif berkurang 2 kali lipat. Konstanta peluruhan dan waktu paruh dihubungkan oleh

Berbagai inti sumber radioaktif dapat memiliki waktu paruh mulai dari milidetik hingga miliaran tahun. Selain itu, karakteristik penting adalah aktivitas sumber (atau massanya), yang mencirikan intensitas peluruhan pada waktu tertentu. Berbagai jenis inti radioaktif selalu ada di sekitar kita, dan dua isotop radioaktif - 40 K dan 14 C, selalu ada di tubuh manusia.

FISIKA PARTIKEL

Fisika partikel mungkin merupakan salah satu cabang fisika yang paling dinamis. Paling tidak, sulit untuk menyebutkan bidang ilmu alam lain di mana gagasan tentang dunia sekitar 40-50 tahun yang lalu akan sangat berbeda dari yang kita miliki sekarang. Hal ini disebabkan, pertama-tama, oleh perubahan ide-ide tentang partikel dasar dan interaksi yang telah terjadi selama ini selama studi eksperimental dan teoretis materi. Apa ketentuan utama fisika partikel sekarang?
partikel dasar satu set partikel yang saat ini merupakan konstituen dasar materi. Pada 20-an abad terakhir, hanya ada dua partikel seperti itu (dan partikel pada umumnya) - proton dan elektron. Sudah pada 1950-an, jumlah total partikel yang diketahui mendekati dua lusin, dan banyak dari mereka dianggap tidak berstruktur. Sekarang jumlah total partikel menjadi ratusan, tetapi hanya sedikit yang benar-benar fundamental. Semua partikel dasar dapat dibagi menjadi beberapa kelompok besar.
Quark. Menurut konsep modern, ini adalah komponen utama materi; berdasarkan massa, mereka membentuk lebih dari 95% dari semua materi yang terlihat. Quark terbagi menjadi 6 jenis (flavours) yang masing-masing memiliki sifat dan perbedaan tersendiri dengan yang lainnya. Ini kamu(ke atas), d(turun), s(aneh) c(pesona), b(bawah) dan t(atas). Quark memiliki muatan pecahan, sama dengan 1/3 atau 2/3 dari muatan elektron (proton). Setiap quark memilikinya sendiri antipartikel- antiquark yang bertepatan dengan quark dalam massa, tetapi berlawanan dalam banyak karakteristik lainnya (misalnya, memiliki muatan listrik yang berlawanan). Selain itu, quark memiliki karakteristik khusus - Warna, yang dihilangkan dari semua partikel lain (mereka dikatakan tidak berwarna). Quark memiliki tiga warna - merah, biru dan hijau.
Tentu saja, orang tidak boleh berpikir bahwa warna quark adalah efek yang terlihat oleh mata. Warna mengacu pada karakteristik khusus yang diekspresikan dalam perilaku quark selama berbagai interaksi di antara mereka. Nama dalam hal ini bersyarat, dengan cara yang sama karakteristik ini dapat disebut, misalnya, rasa, atau istilah lain apa pun dapat digunakan.
Sangat mudah untuk menghitung bahwa jumlah total quark (termasuk antiquark dan warna) adalah 36. Dari 36 partikel ini, semua partikel berat struktural yang diketahui terbentuk. Kombinasi dari tiga bentuk quark baryon, dan totalitas pasangan quark-antiquark, meson. Proton dan neutron yang terkenal juga termasuk dalam jumlah baryon. Baryon dan meson digabungkan di bawah istilah umum hadron. Dari semua hadron, hanya proton yang stabil, semua hadron lainnya meluruh, berubah menjadi partikel lain.
Lepton. Ini adalah kelompok partikel lain, perbedaan utamanya dari hadron adalah ketidakterstrukturannya, mis. lepton tidak terdiri dari partikel lain, tetapi bersifat elementer. Lepton dibagi menjadi bermuatan elektron, muon dan taon dan netral elektronik, muonik dan taon neutrino. Termasuk antipartikel, jumlah lepton adalah 12. Lepton tidak membentuk kombinasi apapun, kecuali elektron yang menyusun atom. Elektron adalah satu-satunya lepton bermuatan stabil. Stabilitas semua jenis neutrino sekarang dipertanyakan.
Pembawa interaksi. Jumlah total interaksi adalah 4. Ini kuat(bertindak antara quark dan hadron), elektromagnetik, lemah(bertindak di antara hampir semua partikel, tetapi terutama diucapkan dalam interaksi lepton) dan gravitasi. Setiap interaksi dibawa oleh medan, yang direpresentasikan sebagai aliran partikel pembawa. Pembawa interaksi kuat adalah gluon, elektromagnetik kuantum gamma, lemah - tiga jenis boson menengah(W - , W + dan Z) dan gravitasi - gravitasi(namun, partikel terakhir hanya dapat diprediksi dari pertimbangan teoretis). Semua operator memiliki properti mereka sendiri dan masing-masing mengambil bagian dalam interaksi mereka.
Adapun partikel lainnya, hanya hadron dan gluon yang berperan dalam interaksi kuat; di bidang elektromagnetik, partikel bermuatan dan kuanta gamma; dalam yang lemah, semuanya kecuali pembawa interaksi lain; dalam gravitasi, partikel yang memiliki massa. Penampilan massa partikel dikaitkan dengan medan khusus lain, yang disebut medan Higgs, dan partikel yang membawanya adalah Higgs boson.

Sampai awal 1960-an, semua partikel yang dikenal pada waktu itu dianggap tidak berstruktur. Namun, karena kemajuan dalam pengembangan instrumentasi eksperimental utama - akselerator partikel, sudah pada akhir 1950-an, asumsi tentang struktur nukleon muncul. Melakukan eksperimen pada akselerator elektron, fisikawan Amerika Robert Hofstadter menemukan bahwa dengan menyebarkan elektron pada neutron, orang dapat melihat bahwa elektron berinteraksi dengan "bagian dalam" neutron seolah-olah memiliki muatan tersembunyi yang didistribusikan secara kompleks di dalamnya. Hofstadter menyarankan bahwa ini mungkin karena adanya beberapa pembawa muatan listrik di dalam neutron yang tidak bermuatan. Beberapa tahun kemudian, eksperimen serupa dilakukan di laboratorium lain.

Berdasarkan data percobaan ini dan mempelajari sistematika partikel yang ditemukan pada waktu itu, fisikawan Amerika lainnya, Murray Gell-Mann (Murray Gell-Mann) pada tahun 1963 mengajukan hipotesis bahwa proton dan neutron dibangun dari partikel yang lebih kecil, yang dia disebut quark. Awalnya, Gell-Mann hanya memperkenalkan dua quark kamu dan d, namun, kemudian sejumlah besar partikel yang ditemukan dengan sifat yang berbeda dipaksa untuk melakukan penyesuaian pada model, meningkatkan jumlahnya terlebih dahulu menjadi 3 dan 4, lalu menjadi 6. Hipotesis quark menghadapi banyak masalah dalam perkembangannya. Pertama, secara psikologis sulit untuk memahami keberadaan partikel dengan muatan kurang dari muatan elektron.Kedua, partikel yang ditemukan pada akhir tahun 60-an ditafsirkan dalam model quark sedemikian rupa sehingga dapat bertentangan dengan prinsip-prinsip dasar. dari mekanika kuantum. Untuk mengatasi masalah ini, karakteristik khusus (bilangan kuantum) quark, warna, diperkenalkan. Ketiga, masalah model quark adalah bahwa semua upaya untuk mendeteksi quark dalam keadaan bebas tidak membuahkan hasil. Hal ini menyebabkan model tersebut ditolak oleh banyak ilmuwan, karena hanya konfirmasi eksperimental dari suatu hipotesis yang memindahkannya dari kategori hipotesis ke kategori kebenaran fisik. Jadi, pada tahun 1969, M. Gell-Mann dianugerahi Hadiah Nobel, namun, dalam kata-kata penghargaan "Untuk kontribusi dan penemuan dalam klasifikasi partikel elementer dan interaksinya" tidak ada kata "quark".
Hanya setelah percobaan di DESY (Jerman), Fermilab (AS) dan Pusat Penelitian Nuklir Eropa (CERN) pada akhir tahun 80-an, dimungkinkan untuk mengamati efek yang menunjukkan keberadaan partikel dengan muatan fraksional. Hadiah Nobel pertama, di mana kata "quark" hadir, diberikan kepada y, y, dan y pada tahun 1990. Sekitar waktu yang sama, penjelasan diberikan untuk masalah mengamati quark dalam keadaan bebas. Kekhususan interaksi quark satu sama lain membuat prosedur ini pada dasarnya tidak mungkin (yang disebut kurungan), hanya pengamatan tidak langsung dari efek quark yang mungkin.
Saat ini, ada bagian terpisah dari fisika teoretis yang berkembang dengan baik yang mempelajari gluon dan quark kromodinamika kuantum. Bagian ini merangkum kemajuan teori kuantum dalam menerapkannya pada "ruang warna" tertentu dari quark dan gluon.
Hadron - partikel yang dibangun dari quark saat ini mencakup lebih dari 400 partikel (dan antipartikel). Semuanya, kecuali proton dan neutron (yang stabil dalam inti) memiliki masa hidup tidak lebih dari satu mikrodetik dan meluruh menjadi partikel lain (stabil pada akhirnya). Sejumlah partikel memiliki massa beberapa kali lebih besar dari massa nukleon. Di antara hadron ada partikel netral secara elektrik, ada yang bermuatan, termasuk yang bermuatan +2 dan -2 (dalam satuan muatan elektron). Keragaman partikel berat memungkinkan untuk mempelajari pola interaksinya dengan berbagai bidang dan, pada akhirnya, untuk mendapatkan gagasan yang benar tentang pola konstruksi dunia kita.
Lepton tidak bisa membanggakan keragaman seperti hadron. Jumlah total mereka (dengan antipartikel) hanya 12. Lepton bermuatan paling ringan, elektron, ditemukan pada tahun 1895, antipartikelnya (positron) pada tahun 1934, muon yang lebih berat pada tahun 1962, dan yang terakhir, taon dengan massa lebih dari 3.000 kali lebih besar dari elektron, pada tahun 1975. Namun, yang paling menarik hingga saat ini adalah lepton yang tidak bermuatan - neutrino.

Pada akhir 20-an abad terakhir, ada studi cepat tentang berbagai jenis peluruhan radioaktif. Saat mempelajari peluruhan , para ilmuwan dihadapkan pada situasi paradoks - elektron setiap kali memiliki energi yang berbeda, meskipun dalam peluruhan, yang menghasilkan pembentukan dua partikel.

seluruh energi peluruhan harus dibagi secara proporsional antara elektron dan inti atom, yaitu elektron harus memiliki energi tetap. Hal-hal sampai pada titik bahwa bahkan Niels Bohr siap untuk mengakui bahwa hukum kekekalan energi dilanggar selama -peluruhan! Jalan keluar ditemukan oleh fisikawan Jerman yang luar biasa Wolfgang Pauli. Dia menyarankan bahwa bersama dengan elektron, partikel lain yang tidak bermuatan (neutron kecil) muncul, yang terbang keluar selama peluruhan tanpa registrasi, setiap kali membawa bagian energi yang berbeda. Ide yang diajukan oleh Pauli dengan cemerlang menyelesaikan situasi, hukum kekekalan energi tetap tak tergoyahkan, dan munculnya partikel baru menjelaskan situasi dengan "kehilangan energi". Namun, untuk waktu yang cukup lama, neutrino (nama yang diusulkan oleh Enrico Fermi) tetap menjadi "partikel kertas".

Kemajuan dalam studi eksperimental neutrino terutama dikaitkan dengan nama fisikawan terkemuka (seorang Italia sejak lahir yang pindah ke Uni Soviet pada tahun 1950) Bruno Pontecorvo. Pada tahun 1944, Pontecorvo, melakukan studi teoretis tentang kemungkinan sifat neutrino, mengusulkan metode yang efektif untuk mendeteksi partikel ini. Sumbernya, menurut Pontecorvo, bisa jadi merupakan proses di mana peluruhan inti radioaktif akan terjadi secara intensif. Beberapa saat kemudian, Pontecorvo menyarankan untuk menggunakan reaktor nuklir sebagai sumber neutrino buatan. Sudah di awal 1950-an, pekerjaan dimulai pada pendaftaran neutrino (kemudian diasumsikan bahwa neutrino tidak memiliki antipartikel). Percobaan pertama registrasi (anti)neutrino adalah percobaan Frederick Reines (Frederick Reines)) dan Clyde Cowan (Clyde L. Cowan, Jr.), yang pada tahun 1957 berhasil mendaftarkan antineutrino reaktor. Langkah selanjutnya dalam studi partikel ini adalah pendaftaran neutrino surya, yang dilakukan oleh Raymond Davis Jr. pada tahun 1967 di tambang Homestake (AS). Bahkan kemudian menjadi jelas bahwa interaksi neutrino dengan materi jarang terjadi sehingga registrasi efektifnya membutuhkan volume besar zat perekam dan waktu pengukuran yang lama. Salah satu eksperimen neutrino paling sukses di fasilitas Kamiokande (Jepang) selama beberapa tahun bekerja dengan tangki besar dengan kapasitas beberapa puluh ribu ton air memberikan hasil dalam bentuk beberapa neutrino per tahun! Apalagi selain waktu, eksperimen semacam itu juga membutuhkan biaya finansial yang besar. Menurut ungkapan yang tepat dari B. Pontecorvo, "Fisika partikel dasar adalah ilmu yang mahal..".
Ketertarikan pada neutrino saat ini terkait dengan apa? Daya tembus tertinggi dari partikel-partikel ini memungkinkan untuk memperoleh informasi tentang objek yang tidak dapat diakses untuk dipelajari dengan cara lain. Rentang aplikasi di sini sangat besar - mulai dari informasi tentang proses di galaksi dan gugus galaksi yang jauh, hingga geolokasi neutrino di Bumi. Saat ini, proyek besar sedang dioperasikan untuk mendeteksi neutrino astrofisika - teleskop neutrino volume besar, di mana air laut atau es digunakan sebagai bahan perekam. Direncanakan untuk membangun dua teleskop dengan volume masing-masing 1 km 3 di belahan bumi Utara (Mediterania) dan Selatan (Antartika).

Teleskop Neutrino ANTARES

Masalah massa neutrino masih belum terselesaikan sampai sekarang. Anehnya, ini mungkin satu-satunya partikel yang tidak mungkin untuk dikatakan apakah ia memiliki massa atau tidak! Dalam beberapa tahun terakhir, harapan besar dalam memecahkan masalah ini telah ditempatkan pada pengamatan yang disebut osilasi neutrino, transisi spontan neutrino dari satu jenis ke jenis lainnya.
Terlepas dari kehadiran berbagai metode penelitian modern, alat utama sejak 40-an abad terakhir tetap ada akselerator partikel. Akselerator apa pun, dalam arti kata yang sebenarnya, adalah mikroskop yang memungkinkan Anda melihat jauh ke dalam materi. Lagi pula, untuk mengamati suatu objek dalam mikrokosmos, perlu menggunakan radiasi dengan panjang gelombang yang sepadan dengan ukurannya. Dan karena, berdasarkan sifat gelombang partikel, kita dapat memperoleh

di mana adalah panjang gelombang, adalah konstanta Planck, c adalah kecepatan cahaya, dan E adalah energi, maka untuk "peningkatan" yang lebih besar dalam "mikroskop" kita perlu meningkatkan energi partikel. Saat ini, ada berbagai jenis akselerator, terutama yang mempercepat proton dan elektron. Prinsip operasi akselerator linier standar, misalnya, sangat sederhana dan terdiri dari fakta bahwa ketika melewati beda potensial, sebuah elektron (atau proton) memperoleh energi.

Itulah sebabnya satuan energi yang digunakan dalam fisika nuklir dan partikel disebut "elektron volt", ini adalah energi yang diperoleh elektron ketika melewati beda potensial 1 volt. Tentu saja, dalam akselerator modern, akselerasi dilakukan dengan bantuan medan elektromagnetik bolak-balik, yang "mengayunkan" partikel di area yang berbeda. Energi elektron maksimum yang dicapai dalam akselerator elektron saat ini adalah 100 GeV (10 11 eV), dan dalam akselerator proton - 3,5 TeV (3,5 10 12 eV). Nilai terakhir sesuai dengan energi proton yang dicapai pada akselerator proton modern terbesar Collider Hadron Besar(LHC) di CERN.

Representasi skema kompleks akselerator di CERN pada peta geografis.

Kompleks akselerator terbesar ini adalah cincin superkonduktor yang panjangnya lebih dari 27 kilometer, yang memungkinkan untuk “melepaskan” proton hingga energi 7 TeV. Dengan energi tabrakan proton (dan tabrakan, tentu saja, meningkatkan keluaran energi lebih banyak lagi), menjadi mungkin untuk mengamati semua jenis reaksi dengan pembentukan berbagai partikel, termasuk yang bermassa besar. Sebagian besar percobaan yang direncanakan di Collider terkait dengan prediksi pengujian. model standar seperangkat asumsi teoretis yang menjelaskan struktur materi. Konfirmasi atau sanggahan hipotesis ini akan memberi ilmu pengetahuan kesempatan untuk bergerak maju, memecahkan masalah yang dihadapi umat manusia saat ini.

Pertanyaan untuk pemeriksaan diri

1. Apa perbedaan mendasar antara metode mempelajari mikrokosmos dan makrokosmos?
2. Apa arti fisis dari konstanta Planck?
3. Apakah mungkin untuk secara bersamaan mengukur posisi dan momentum sebuah partikel dalam mikrokosmos secara akurat?
4. Berikan contoh diskrit energi dalam sistem kuantum.
5. Apa ciri utama sistem kuantum?
6. Sebutkan percobaan yang mengawali konsep modern tentang struktur atom.
7. Berapa perkiraan ukuran atom?
8. Apa alasan emisi foton oleh atom?
9. Apa itu ionisasi?
10. Berapa perkiraan ukuran inti atom?
11. Partikel apa yang menyusun inti atom?
12. Berapakah energi ikat nuklir?
13. Mengapa inti berat mengalami pembelahan?
14. Mengapa reaksi fusi nuklir disebut termonuklir?
15. Apa itu peluruhan alfa?
16. Sebutkan tiga kelompok partikel dasar!
17. Sebutkan jenis-jenis quark!
18. Berapa banyak quark yang menyusun proton dan neutron?
19. Apa itu neutrino?
20. Sebutkan jenis-jenis interaksi dasar!

· Jalur Mikroskop 3

· Batas mikroskop 5

· Radiasi tak terlihat 7

· Elektron dan optik elektronik 9

· Elektron adalah gelombang!? 12

· Perangkat mikroskop elektron 13

· Objek mikroskop elektron 15

· Jenis Mikroskop Elektron 17

· Fitur bekerja dengan mikroskop elektron 21

· Cara mengatasi batas difraksi mikroskop elektron 23

· Referensi 27

· Gambar 28

Catatan:

1. Simbol berarti eksponensial. Misalnya 2 3 berarti "2 pangkat 3".

2. Simbol e berarti notasi bilangan dalam bentuk eksponensial. Misalnya 2 e3 berarti "2 kali 10 pangkat 3".

3. Semua gambar ada di halaman terakhir.

4. Karena penggunaan literatur yang tidak cukup "segar", data dalam abstrak ini tidak terlalu "segar".

Mata tidak akan melihat matahari,

jika dia tidak seperti

Matahari.

goethe.

Jalur mikroskop.

Ketika mikroskop pertama dibuat di ambang abad ke-17, hampir tidak ada orang (dan bahkan penemunya) yang dapat membayangkan kesuksesan masa depan dan berbagai aplikasi mikroskop. Melihat ke belakang, kami yakin bahwa penemuan ini menandai sesuatu yang lebih dari penciptaan perangkat baru: untuk pertama kalinya, seseorang dapat melihat yang sebelumnya tidak terlihat.

Sekitar waktu yang sama, peristiwa lain kembali ke penemuan teleskop, yang memungkinkan untuk melihat yang tak terlihat di dunia planet dan bintang. Penemuan mikroskop dan teleskop mewakili sebuah revolusi tidak hanya dalam cara kita mempelajari alam, tetapi juga dalam metode penelitian itu sendiri.

Memang, para filsuf alam zaman dahulu mengamati alam, mempelajarinya hanya apa yang dilihat mata, dirasakan kulit, dan didengar telinga. Orang hanya bisa terkejut melihat betapa banyak informasi yang benar tentang dunia di sekitar mereka yang mereka terima menggunakan organ indera "telanjang" dan tanpa membuat eksperimen khusus, seperti yang mereka lakukan sekarang. Pada saat yang sama, bersama dengan fakta-fakta yang tepat dan dugaan yang brilian, berapa banyak "pengamatan", pernyataan, dan kesimpulan palsu yang diserahkan kepada kita oleh para ilmuwan kuno dan Abad Pertengahan!

Baru kemudian metode mempelajari alam ditemukan, yang terdiri dari pengaturan eksperimen yang direncanakan secara sadar, yang tujuannya adalah untuk menguji asumsi dan hipotesis yang dirumuskan dengan jelas. Francis Bacon, salah satu penciptanya, mengungkapkan ciri-ciri metode penelitian ini dengan kata-kata berikut, yang menjadi terkenal: “Menyiapkan eksperimen berarti menginterogasi alam.” tanpa alat apa pun yang "meningkatkan" indera. Penemuan mikroskop dan teleskop mewakili perluasan kolosal kemungkinan observasi dan eksperimen.

Sudah pengamatan pertama, yang dilakukan dengan bantuan teknologi paling sederhana dan paling tidak sempurna menurut konsep modern, menemukan "seluruh dunia dalam setetes air." Ternyata benda-benda yang dikenal terlihat sangat berbeda jika dilihat melalui mikroskop: permukaan yang halus untuk mata dan disentuh sebenarnya kasar, berjuta organisme terkecil bergerak di air "bersih". Dengan cara yang sama, pengamatan astronomi pertama dengan bantuan teleskop memungkinkan seseorang untuk melihat dunia planet dan bintang yang sudah dikenal dengan cara baru: misalnya, permukaan Bulan, yang dinyanyikan oleh penyair dari semua generasi, ternyata bergunung-gunung dan dihiasi banyak kawah, dan perubahan fase ditemukan di Venus, seperti Bulan.

Di masa depan, pengamatan sederhana ini akan memberi kehidupan pada bidang sains yang independen - mikroskopi dan astronomi pengamatan. Tahun-tahun akan berlalu, dan masing-masing bidang ini akan berkembang menjadi banyak cabang, dinyatakan dalam sejumlah aplikasi yang sangat berbeda dalam biologi, kedokteran, teknologi, kimia, fisika, dan navigasi.

Mikroskop modern, yang, tidak seperti mikroskop elektronik, akan kita sebut optik, adalah instrumen sempurna yang memungkinkan memperoleh perbesaran tinggi dengan resolusi tinggi. Resolusi ditentukan oleh jarak di mana dua elemen struktur yang berdekatan masih dapat dilihat secara terpisah. Namun, seperti yang telah ditunjukkan oleh penelitian, mikroskop optik secara praktis telah mencapai batas fundamental kemampuannya karena difraksi dan interferensi dari fenomena yang disebabkan oleh sifat gelombang cahaya.

Tingkat monokromatisitas dan koherensi merupakan karakteristik penting dari gelombang alam apapun (elektromagnetik, suara, dll). Osilasi monokromatik adalah osilasi yang terdiri dari gelombang sinusoidal dengan satu frekuensi tertentu. Ketika kita merepresentasikan osilasi dalam bentuk sinusoidal sederhana dengan amplitudo, frekuensi, dan fase yang konstan, maka ini adalah idealisasi tertentu, karena, sebenarnya, tidak ada osilasi dan gelombang di alam yang benar-benar dijelaskan secara akurat oleh sinusoid. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa osilasi dan gelombang nyata dapat mendekati sinusoidal ideal dengan tingkat akurasi yang lebih besar atau lebih kecil (memiliki tingkat monokromatisitas yang lebih besar atau lebih kecil). Osilasi dan gelombang bentuk kompleks dapat direpresentasikan sebagai satu set osilasi dan gelombang sinusoidal. Faktanya, operasi matematika ini dilakukan oleh prisma, yang menguraikan sinar matahari menjadi spektrum warna.

Gelombang monokromatik, termasuk gelombang cahaya, dengan frekuensi yang sama (dalam kondisi tertentu!) Dapat berinteraksi satu sama lain sedemikian rupa sehingga "cahaya berubah menjadi kegelapan" atau, seperti yang mereka katakan, gelombang dapat berinterferensi. Dengan interferensi, "penguatan dan penekanan" gelombang lokal satu sama lain terjadi. Agar pola interferensi gelombang tetap tidak berubah dari waktu ke waktu (misalnya, jika dilihat dengan mata atau difoto), gelombang perlu koheren satu sama lain (dua gelombang koheren satu sama lain jika memberikan interferensi yang stabil pola, yang sesuai dengan kesetaraan frekuensi dan pergeseran fase konstan).

Jika hambatan ditempatkan di jalur rambat gelombang, mereka akan secara signifikan mempengaruhi arah rambat gelombang tersebut. Hambatan tersebut dapat berupa tepi lubang di layar, objek buram, serta jenis ketidakhomogenan lainnya di jalur perambatan gelombang. Secara khusus, ketidakhomogenan juga dapat menjadi objek transparan (untuk radiasi tertentu), tetapi berbeda dalam indeks bias, dan karenanya dalam kecepatan gelombang yang lewat di dalamnya. Fenomena perubahan arah rambat gelombang ketika melewatinya di dekat rintangan disebut difraksi. Biasanya difraksi disertai dengan fenomena interferensi.

Batas mikroskop.

Gambar yang diperoleh dengan sistem optik apa pun adalah hasil interferensi dari berbagai bagian gelombang cahaya yang melewati sistem ini. Secara khusus, diketahui bahwa pembatasan gelombang cahaya oleh pupil masuk sistem (tepi lensa, cermin dan diafragma yang membentuk sistem optik) dan fenomena difraksi terkait mengarah pada fakta bahwa titik bercahaya digambarkan sebagai lingkaran difraksi. Keadaan ini membatasi kemampuan untuk membedakan detail halus dari gambar yang dibentuk oleh sistem optik. Gambar, misalnya, dari sumber cahaya (bintang) yang jauh tak terhingga sebagai hasil difraksi pada pupil bundar (pinggir teleskop) adalah gambar yang agak rumit (lihat Gambar 1). Dalam gambar ini, Anda dapat melihat satu set cincin terang dan gelap konsentris. Distribusi iluminasi, yang dapat diperbaiki jika Anda bergerak dari pusat gambar ke tepinya, dijelaskan oleh rumus yang agak rumit yang diberikan dalam kursus optik. Namun, pola yang melekat pada posisi cincin gelap pertama (dari tengah gambar) terlihat sederhana. Mari kita nyatakan dengan D diameter pupil masuk sistem optik dan dengan l panjang gelombang cahaya yang dikirim oleh sumber yang jauh tak terhingga.

Beras. 1. Gambar difraksi dari titik bercahaya (yang disebut disk Airy).

Jika kita menyatakan dengan j sudut di mana jari-jari cincin gelap pertama terlihat, maka, seperti yang dibuktikan dalam optik,

dosa j » 1,22 * ( aku /D) .

Jadi, sebagai akibat dari pembatasan muka gelombang oleh tepi sistem optik (pupil masuk), alih-alih gambar titik bercahaya yang sesuai dengan objek yang jauh tak terhingga, kami memperoleh satu set cincin difraksi. Secara alami, fenomena ini membatasi kemungkinan untuk membedakan antara dua sumber cahaya titik yang berjarak dekat. Memang, dalam kasus dua sumber yang jauh, misalnya, dua bintang yang terletak sangat dekat satu sama lain di cakrawala, dua sistem cincin konsentris terbentuk di bidang pengamatan. Dalam kondisi tertentu, mereka dapat tumpang tindih, dan menjadi tidak mungkin untuk membedakan antara sumber. Bukan kebetulan bahwa, sesuai dengan "rekomendasi" formula yang diberikan di atas, mereka berusaha keras untuk membangun teleskop astronomi dengan ukuran pupil masuk yang besar. Batas resolusi di mana dua sumber cahaya berjarak dekat dapat diamati ditentukan sebagai berikut: untuk kepastian, batas resolusi diambil sebagai posisi gambar difraksi dari dua sumber cahaya titik di mana cincin gelap pertama dibuat oleh salah satu dari sumbernya bertepatan dengan pusat titik terang, yang diciptakan oleh sumber lain.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Di-host di http://www.allbest.ru/

Uji

Microworld: konsep fisika modern

pengantar

Dunia mikro adalah dunia objek mikro yang sangat kecil dan tidak dapat diamati secara langsung. (Dimensi spasial, yang dihitung dari 10-8 hingga 10-16 cm, dan masa pakai - dari tak terhingga hingga 10-24 detik.)

Mekanika kuantum (mekanika gelombang) adalah teori yang menetapkan metode deskripsi dan hukum gerak pada tingkat mikro.

Studi tentang fenomena mikrokosmos telah menghasilkan hasil yang sangat berbeda dari yang diterima secara umum dalam fisika klasik dan bahkan teori relativitas. Fisika klasik melihat tujuannya dalam menggambarkan benda-benda yang ada di ruang angkasa dan dalam merumuskan hukum yang mengatur perubahannya dalam waktu. Tetapi untuk fenomena seperti peluruhan radioaktif, difraksi, emisi garis spektral, orang hanya dapat menyatakan bahwa ada beberapa kemungkinan bahwa suatu objek individu adalah ini dan bahwa ia memiliki properti ini dan itu. Tidak ada tempat dalam mekanika kuantum untuk hukum yang mengatur perubahan dalam satu objek dari waktu ke waktu.

Mekanika klasik dicirikan oleh deskripsi partikel dengan menentukan posisi dan kecepatannya serta ketergantungan besaran ini terhadap waktu. Dalam mekanika kuantum, partikel yang sama dalam kondisi yang sama dapat berperilaku berbeda.

1. Microworld: konsep fisika modern yang menggambarkan dunia mikro

Selama transisi ke studi tentang dunia mikro, ditemukan bahwa realitas fisik adalah satu dan tidak ada kesenjangan antara materi dan bidang.

Saat mempelajari partikel mikro, para ilmuwan menghadapi situasi yang paradoks dari sudut pandang sains klasik: objek yang sama menunjukkan sifat gelombang dan sel.

Langkah pertama ke arah ini diambil oleh fisikawan Jerman M. Planck. Seperti yang Anda tahu, pada akhir abad XIX. dalam fisika, muncul kesulitan, yang disebut "bencana ultraviolet". Sesuai dengan perhitungan menurut rumus elektrodinamika klasik, intensitas radiasi termal benda hitam seharusnya meningkat tanpa batas, yang jelas bertentangan dengan eksperimen. Dalam studinya tentang radiasi termal, yang oleh M. Planck disebut sebagai yang paling sulit dalam hidupnya, ia sampai pada kesimpulan yang menakjubkan bahwa dalam proses radiasi, energi dapat dilepaskan atau diserap tidak terus menerus dan tidak dalam kuantitas apa pun, tetapi hanya dalam bagian yang tidak dapat dibagi yang diketahui - kuanta. Energi kuanta ditentukan melalui jumlah osilasi dari jenis radiasi yang sesuai dan konstanta alam universal, yang diperkenalkan M. Planck ke dalam sains dengan simbol h: E \u003d h y.

Jika pengenalan kuantum belum menciptakan teori kuantum yang nyata, seperti yang berulang kali ditekankan oleh M. Planck, maka pada tanggal 14 Desember 1900, hari formula itu diterbitkan, fondasinya diletakkan. Oleh karena itu, dalam sejarah fisika, hari ini dianggap sebagai hari lahir fisika kuantum. Dan karena konsep aksi kuantum dasar kemudian menjadi dasar untuk memahami semua sifat kulit atom dan inti atom, 14 Desember 1900 harus dianggap sebagai hari lahir semua fisika atom dan awal era baru. dari ilmu alam.

Fisikawan pertama yang dengan antusias menerima penemuan kuantum dasar tindakan dan secara kreatif mengembangkannya adalah A. Einstein. Pada tahun 1905, ia mentransfer gagasan cerdik tentang penyerapan dan pelepasan energi terkuantisasi selama radiasi termal ke radiasi secara umum, dan dengan demikian memperkuat teori baru tentang cahaya.

Gagasan cahaya sebagai aliran kuanta yang bergerak cepat sangat berani, hampir berani, dalam kebenaran yang pada awalnya hanya sedikit orang yang percaya. Pertama-tama, M. Planck sendiri tidak setuju dengan perluasan hipotesis kuantum ke teori kuantum cahaya, merujuk rumus kuantumnya hanya pada hukum radiasi termal benda hitam yang dipertimbangkan olehnya.

A. Einstein menyarankan bahwa kita berbicara tentang pola alami yang bersifat universal. Tanpa melihat kembali pandangan yang berlaku dalam optik, ia menerapkan hipotesis Planck pada cahaya dan sampai pada kesimpulan bahwa struktur sel cahaya harus dikenali.

Teori kuantum cahaya, atau teori foton Einstein A, menyatakan bahwa cahaya adalah fenomena gelombang yang terus-menerus merambat di ruang dunia. Dan pada saat yang sama, energi cahaya, agar efektif secara fisik, terkonsentrasi hanya di tempat-tempat tertentu, oleh karena itu cahaya memiliki struktur yang terputus-putus. Cahaya dapat dipandang sebagai aliran butiran energi yang tak terpisahkan, kuanta cahaya, atau foton. Energi mereka ditentukan oleh kuantum aksi dasar Planck dan jumlah osilasi yang sesuai. Cahaya dengan warna yang berbeda terdiri dari kuanta cahaya dengan energi yang berbeda.

Gagasan Einstein tentang kuanta cahaya membantu memahami dan memvisualisasikan fenomena efek fotolistrik, yang intinya adalah menjatuhkan elektron dari materi di bawah pengaruh gelombang elektromagnetik. Eksperimen telah menunjukkan bahwa ada atau tidak adanya efek fotolistrik tidak ditentukan oleh intensitas gelombang datang, tetapi oleh frekuensinya. Jika kita berasumsi bahwa setiap elektron dikeluarkan oleh satu foton, maka hal berikut menjadi jelas: efeknya hanya terjadi jika energi foton, dan karenanya frekuensinya, cukup besar untuk mengatasi gaya ikat elektron dengan materi.

Kebenaran interpretasi efek fotolistrik ini (untuk karya ini, Einstein menerima Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 1922) 10 tahun kemudian dikonfirmasi dalam eksperimen fisikawan Amerika R.E. Milikan. Ditemukan pada tahun 1923 oleh fisikawan Amerika A.Kh. Compton, fenomena (efek Compton), yang diamati ketika atom dengan elektron bebas terkena sinar-X yang sangat keras, sekali lagi dan akhirnya mengkonfirmasi teori kuantum cahaya. Teori ini adalah salah satu teori fisika yang paling dikonfirmasi secara eksperimental. Tapi sifat gelombang cahaya telah ditetapkan dengan kuat oleh eksperimen interferensi dan difraksi.

Situasi paradoks muncul: ditemukan bahwa cahaya tidak hanya berperilaku seperti gelombang, tetapi juga seperti aliran sel darah. Dalam percobaan difraksi dan interferensi, sifat gelombangnya dimanifestasikan, dan dalam efek fotolistrik, sifat sel. Dalam hal ini, foton ternyata menjadi sel darah dari jenis yang sangat istimewa. Karakteristik utama dari diskritnya - bagian energi yang melekat di dalamnya - dihitung melalui karakteristik gelombang murni - frekuensi y (E=Hy).

Seperti semua penemuan ilmiah alam yang hebat, doktrin baru tentang cahaya memiliki signifikansi teoretis dan epistemologis yang mendasar. Posisi lama tentang kesinambungan proses alam, yang benar-benar digoyahkan oleh M. Planck, Einstein dikecualikan dari area fenomena fisik yang jauh lebih luas.

Mengembangkan gagasan M. Planck dan A. Einstein, fisikawan Prancis Louis de Broche pada tahun 1924 mengajukan gagasan tentang sifat gelombang materi. Dalam karyanya "Cahaya dan Materi" ia menulis tentang perlunya menggunakan representasi gelombang dan sel tidak hanya sesuai dengan ajaran A. Einstein dalam teori cahaya, tetapi juga dalam teori materi.

L. de Broglie berpendapat bahwa sifat gelombang, bersama dengan sifat sel, melekat pada semua jenis materi: elektron, proton, atom, molekul, dan bahkan benda makroskopik.

Menurut de Broglie, setiap benda bermassa m yang bergerak dengan kecepatan V sesuai dengan gelombang:

Faktanya, formula serupa telah diketahui sebelumnya, tetapi hanya dalam kaitannya dengan kuanta cahaya - foton.

fisika genetika mekanika kuantum dunia mikro

2. Pandangan M. Planck, Louis De Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, N. Bohr dan lainnya tentang sifat dunia mikro

Pada tahun 1926, fisikawan Austria E. Schrödinger menemukan persamaan matematika yang menentukan perilaku gelombang materi, yang disebut persamaan Schrödinger. Fisikawan Inggris P. Dirac menggeneralisasikannya.

Pemikiran berani L. de Broglie tentang "dualisme" universal partikel dan gelombang memungkinkan untuk membangun sebuah teori dengan bantuan yang memungkinkan untuk menutupi sifat materi dan cahaya dalam kesatuannya. Pada saat yang sama, kuanta cahaya menjadi momen khusus dalam struktur umum dunia mikro.

Gelombang materi, yang awalnya disajikan sebagai proses gelombang visual-nyata dari jenis gelombang akustik, mengambil bentuk matematika abstrak dan, berkat fisikawan Jerman M. Born, menerima makna simbolis sebagai "gelombang probabilitas".

Namun, hipotesis de Broglie membutuhkan konfirmasi eksperimental. Bukti paling meyakinkan tentang keberadaan sifat gelombang materi adalah penemuan difraksi elektron pada tahun 1927 oleh fisikawan Amerika C. Davisson dan L. Germer. Selanjutnya dilakukan eksperimen untuk mendeteksi difraksi neutron, atom, bahkan molekul. Dalam semua kasus, hasilnya sepenuhnya mendukung hipotesis de Broglie. Bahkan yang lebih penting adalah penemuan partikel elementer baru yang diprediksi berdasarkan sistem rumus yang dikembangkan oleh mekanika gelombang.

Pengakuan dualitas gelombang-partikel dalam fisika modern telah menjadi universal. Objek material apa pun dicirikan oleh adanya sifat sel dan gelombang.

Fakta bahwa objek yang sama muncul baik sebagai partikel maupun sebagai gelombang menghancurkan ide-ide tradisional.

Bentuk partikel menyiratkan suatu entitas yang terkandung dalam volume kecil atau wilayah ruang yang terbatas, sementara gelombang merambat di wilayahnya yang luas. Dalam fisika kuantum, kedua deskripsi realitas ini saling eksklusif, tetapi sama-sama diperlukan untuk sepenuhnya menggambarkan fenomena yang dimaksud.

Pembentukan terakhir mekanika kuantum sebagai teori yang konsisten adalah karena karya fisikawan Jerman W. Heisenberg, yang menetapkan prinsip ketidakpastian? dan fisikawan Denmark N. Bohr, yang merumuskan prinsip saling melengkapi, yang menjadi dasar perilaku objek mikro.

Inti dari hubungan ketidakpastian W. Heisenberg adalah sebagai berikut. Misalkan tugasnya adalah menentukan keadaan partikel yang bergerak. Jika dimungkinkan untuk menggunakan hukum mekanika klasik, maka situasinya akan sederhana: hanya perlu menentukan koordinat partikel dan momentumnya (momentum). Tetapi hukum mekanika klasik tidak dapat diterapkan pada mikropartikel: tidak mungkin, tidak hanya secara praktis, tetapi secara umum, untuk menetapkan dengan akurasi yang sama tempat dan besaran gerakan mikropartikel. Hanya satu dari dua sifat ini yang dapat ditentukan dengan tepat. Dalam bukunya "Physics of the Atomic Nucleus", W. Heisenberg mengungkapkan isi dari hubungan ketidakpastian. Dia menulis bahwa tidak mungkin untuk mengetahui dengan tepat kedua parameter pada saat yang sama - koordinat dan kecepatan. Anda tidak akan pernah tahu pada saat yang sama di mana sebuah partikel berada, seberapa cepat dan ke arah mana partikel itu bergerak. Jika sebuah eksperimen dibuat yang menunjukkan dengan tepat di mana partikel itu berada pada saat itu, maka gerakannya terganggu sedemikian rupa sehingga partikel itu tidak dapat ditemukan setelah itu. Sebaliknya, dengan pengukuran kecepatan yang akurat, tidak mungkin menentukan lokasi partikel.

Dari sudut pandang mekanika klasik, hubungan ketidakpastian tampaknya tidak masuk akal. Untuk menilai situasi saat ini dengan lebih baik, kita harus ingat bahwa kita, manusia, hidup dalam makrokosmos dan, pada prinsipnya, tidak dapat membangun model visual yang memadai untuk mikrokosmos. Hubungan ketidakpastian adalah ekspresi dari ketidakmungkinan mengamati dunia mikro tanpa melanggarnya. Setiap upaya untuk memberikan gambaran yang jelas tentang proses mikrofisika harus bergantung pada interpretasi sel atau gelombang. Dalam deskripsi sel, pengukuran dilakukan untuk mendapatkan nilai yang tepat dari energi dan jumlah gerak mikropartikel, misalnya selama hamburan elektron. Di sisi lain, dalam eksperimen yang bertujuan untuk menentukan lokasi yang tepat, penjelasan gelombang digunakan, khususnya, ketika elektron melewati pelat tipis atau ketika mengamati pembelokan sinar.

Keberadaan kuantum dasar tindakan berfungsi sebagai penghalang untuk pembentukan secara bersamaan dan dengan akurasi yang sama dari besaran yang "berhubungan secara kanonik", yaitu. posisi dan besaran gerak partikel.

Prinsip dasar mekanika kuantum, bersama dengan hubungan ketidakpastian, adalah prinsip komplementaritas, di mana N. Bohr memberikan rumusan berikut: “Konsep partikel dan gelombang saling melengkapi dan pada saat yang sama saling bertentangan, mereka adalah gambaran pelengkap dari apa yang terjadi”1.

Kontradiksi sifat gelombang sel dari objek mikro adalah hasil dari interaksi objek mikro dan perangkat makro yang tidak terkendali. Ada dua kelas perangkat: di beberapa objek kuantum berperilaku seperti gelombang, di lain mereka berperilaku seperti partikel. Dalam eksperimen, kami mengamati bukan realitas seperti itu, tetapi hanya fenomena kuantum, termasuk hasil interaksi perangkat dengan objek mikro. M. Born secara kiasan mencatat bahwa gelombang dan partikel adalah "proyeksi" realitas fisik ke dalam situasi eksperimental.

Seorang ilmuwan yang menyelidiki mikrokosmos kemudian berubah dari pengamat menjadi aktor, karena realitas fisik bergantung pada perangkat, yaitu. akhirnya dari kebijaksanaan pengamat. Oleh karena itu, N. Bohr percaya bahwa fisikawan tidak menyadari realitas itu sendiri, tetapi hanya kontaknya sendiri dengannya.

Sebuah fitur penting dari mekanika kuantum adalah sifat probabilistik prediksi perilaku objek mikro, yang dijelaskan menggunakan fungsi gelombang E. Schrödinger. Fungsi gelombang menentukan parameter keadaan objek mikro di masa depan dengan berbagai tingkat probabilitas. Artinya ketika melakukan percobaan yang sama dengan objek yang sama, akan diperoleh hasil yang berbeda setiap kali melakukan percobaan. Namun, beberapa nilai akan lebih mungkin daripada yang lain, mis. hanya distribusi probabilitas nilai yang akan diketahui.

Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ketidakpastian, komplementaritas, dan probabilitas, N. Bohr memberikan apa yang disebut interpretasi “Kopenhagen” tentang esensi teori kuantum: “Dulu dianggap bahwa fisika menggambarkan Semesta. Kita sekarang tahu bahwa fisika hanya menjelaskan apa yang dapat kita katakan tentang alam semesta.

Posisi N. Bohr dibagikan oleh W. Heisenberg, M. Born, W. Pauli dan sejumlah fisikawan lain yang kurang dikenal. Pendukung interpretasi Kopenhagen mekanika kuantum tidak mengakui kausalitas atau determinisme dalam mikrokosmos dan percaya bahwa ketidakpastian mendasar, indeterminisme, mendasari realitas fisik.

Perwakilan sekolah Kopenhagen ditentang keras oleh G.A. Lorentz, M. Planck, M. Laue, A. Einstein, P. Langevin, dan lainnya. A. Einstein menulis tentang ini kepada M. Born: “Dalam pandangan ilmiah kami, kami telah berkembang menjadi antipoda. Anda percaya pada Tuhan bermain dadu, dan saya - pada keteraturan lengkap dari keberadaan objektif ... Apa yang saya yakini adalah bahwa pada akhirnya mereka akan berhenti pada teori di mana bukan probabilitas, tetapi fakta akan terhubung secara alami. Dia berbicara menentang prinsip ketidakpastian, untuk determinisme, melawan peran yang diberikan pada tindakan pengamatan dalam mekanika kuantum. Perkembangan fisika lebih lanjut menunjukkan kebenaran Einstein, yang percaya bahwa teori kuantum dalam bentuknya yang sekarang sama sekali tidak lengkap: fakta bahwa fisikawan belum dapat menyingkirkan ketidakpastian tidak menunjukkan keterbatasan metode ilmiah, seperti yang dikemukakan N. Bohr, tetapi hanya ketidaklengkapan mekanika kuantum. Einstein membawa lebih banyak argumen untuk mendukung sudut pandangnya.

Yang paling terkenal adalah apa yang disebut paradoks Einstein-Podolsky-Rosen, atau paradoks EPR, yang dengannya mereka ingin membuktikan ketidaklengkapan mekanika kuantum. Paradoksnya adalah eksperimen pikiran: apa yang terjadi jika sebuah partikel yang terdiri dari dua proton meluruh sehingga proton-proton itu terbang terpisah ke arah yang berlawanan? Karena asal usulnya yang sama, sifat-sifatnya terkait atau, seperti kata fisikawan, berkorelasi satu sama lain. Menurut hukum kekekalan momentum, jika satu proton terbang ke atas, maka yang kedua harus turun. Dengan mengukur momentum satu proton, kita pasti akan mengetahui momentum yang lain, bahkan jika itu terbang ke ujung lain alam semesta. Ada hubungan non-lokal antara partikel, yang disebut Einstein sebagai "aksi hantu di kejauhan", di mana setiap partikel pada waktu tertentu tahu di mana yang lain dan apa yang terjadi padanya.

Paradoks EPR tidak sesuai dengan ketidakpastian yang didalilkan dalam mekanika kuantum. Einstein percaya bahwa ada beberapa parameter tersembunyi yang tidak diperhitungkan. Pertanyaan: apakah ada determinisme dan kausalitas di bidang dunia mikro; apakah mekanika kuantum lengkap; apakah ada parameter tersembunyi yang tidak diperhitungkan, telah menjadi bahan diskusi fisikawan selama lebih dari setengah abad dan menemukan solusinya pada tingkat teoretis hanya pada akhir abad ke-20.

Pada tahun 1964 J.S. Bela memperkuat posisi yang menurutnya mekanika kuantum memprediksi korelasi yang lebih kuat antara partikel yang saling terikat daripada yang dibicarakan Einstein.

Teorema Bell menyatakan bahwa jika beberapa alam semesta objektif ada, dan jika persamaan mekanika kuantum secara struktural mirip dengan alam semesta itu, maka ada semacam hubungan non-lokal antara dua partikel yang pernah bersentuhan. Inti dari teorema Bell adalah bahwa tidak ada sistem yang terisolasi: setiap partikel Alam Semesta berada dalam hubungan "seketika" dengan semua partikel lainnya. Seluruh sistem, bahkan jika bagian-bagiannya dipisahkan oleh jarak yang sangat jauh dan tidak ada sinyal, medan, gaya mekanik, energi, dll. di antara mereka, berfungsi sebagai satu sistem.

Pada pertengahan 1980-an, A. Aspect (University of Paris) memverifikasi hubungan ini secara eksperimental dengan mempelajari polarisasi pasangan foton yang dipancarkan oleh satu sumber ke arah detektor terisolasi. Perbandingan hasil dua rangkaian pengukuran menunjukkan kesepakatan di antara keduanya. Dari sudut pandang fisikawan terkenal D. Bohm, eksperimen A. Aspect mengkonfirmasi teorema Bell dan mendukung posisi variabel tersembunyi non-lokal, yang keberadaannya disarankan oleh A. Einstein. Dalam interpretasi mekanika kuantum oleh D. Bohm, tidak ada ketidakpastian dalam koordinat partikel dan momentumnya.

Para ilmuwan telah menyarankan bahwa komunikasi dilakukan melalui transmisi informasi, yang pembawanya adalah bidang khusus.

3. Genetika gelombang

Penemuan yang dibuat dalam mekanika kuantum memiliki dampak yang bermanfaat tidak hanya pada perkembangan fisika, tetapi juga pada bidang ilmu alam lainnya, terutama biologi, di mana konsep gelombang, atau kuantum, genetika dikembangkan.

Ketika pada tahun 1962 J. Watson, A. Wilson dan F. Crick menerima Hadiah Nobel untuk penemuan heliks ganda DNA yang membawa informasi keturunan, tampaknya para ahli genetika bahwa masalah utama transmisi informasi genetik hampir diselesaikan. Semua informasi dicatat dalam gen, yang totalitasnya dalam kromosom sel menentukan program untuk pengembangan organisme. Tugasnya adalah menguraikan kode genetik, yang berarti seluruh urutan nukleotida dalam DNA.

Namun, kenyataan tidak memenuhi harapan para ilmuwan. Setelah penemuan struktur DNA dan pertimbangan terperinci tentang partisipasi molekul ini dalam proses genetik, masalah utama fenomena kehidupan - mekanisme reproduksinya - tetap tidak terungkap. Menguraikan kode genetik memungkinkan untuk menjelaskan sintesis protein. Ahli genetika klasik berangkat dari fakta bahwa molekul genetik, DNA, bersifat material dan bekerja seperti zat, mewakili matriks material tempat kode genetik material ditulis. Sejalan dengan itu, organisme duniawi, material dan material sedang dikembangkan. Tetapi pertanyaan tentang bagaimana struktur spatio-temporal suatu organisme dikodekan dalam kromosom tidak dapat dipecahkan berdasarkan pengetahuan tentang urutan nukleotida. Ilmuwan Soviet A.A. Lyubishchev dan A.G. Gurvich, pada 1920-an dan 1930-an, mengungkapkan gagasan bahwa pertimbangan gen sebagai struktur material murni jelas tidak cukup untuk deskripsi teoretis tentang fenomena kehidupan.

A A. Lyubishchev, dalam karyanya "On the Nature of Hereditary Factors", yang diterbitkan pada tahun 1925, menulis bahwa gen bukanlah bagian dari kromosom, atau molekul enzim autokatalitik, atau radikal, atau struktur fisik. Dia percaya bahwa gen harus diakui sebagai zat potensial. Pemahaman yang lebih baik tentang ide-ide A.A. Lyubishchev difasilitasi oleh analogi molekul genetik dengan notasi musik. Notasi musik itu sendiri adalah materi dan mewakili ikon di atas kertas, tetapi ikon ini diwujudkan bukan dalam bentuk materi, tetapi dalam suara, yang merupakan gelombang akustik.

Mengembangkan ide-ide ini, A.G. Gurvich berpendapat bahwa dalam genetika "perlu untuk memperkenalkan konsep bidang biologis, yang sifat-sifatnya dipinjam secara formal dari representasi fisik"1. Ide utama dari A.G. Gurvich adalah bahwa perkembangan embrio terjadi sesuai dengan program yang telah ditentukan dan mengambil bentuk yang sudah ada di bidangnya. Dia adalah orang pertama yang menjelaskan perilaku komponen organisme yang berkembang secara keseluruhan berdasarkan konsep lapangan. Di lapangan itulah bentuk-bentuk yang diambil oleh embrio dalam proses perkembangan terkandung. Gurvich menyebut bentuk virtual, yang menentukan hasil proses pengembangan setiap saat, bentuk yang terbentuk sebelumnya secara dinamis, dan dengan demikian memperkenalkan elemen teleologi ke dalam perumusan awal lapangan. Setelah mengembangkan teori medan sel, ia memperluas gagasan medan sebagai prinsip yang mengatur dan mengoordinasikan proses embrionik untuk berfungsinya organisme juga. Setelah memperkuat gagasan umum bidang tersebut, Gurvich merumuskannya sebagai prinsip universal biologi. Mereka menemukan radiasi biofoton sel.

Ide-ide ahli biologi Rusia A.A. Lyubishchev dan A.G. Gurvich adalah pencapaian intelektual raksasa di depan zamannya. Inti dari pemikiran mereka terletak pada tiga serangkai:

Gen bersifat dualistik - mereka adalah materi dan medan pada saat yang bersamaan.

Elemen bidang kromosom menandai ruang - waktu organisme - dan dengan demikian mengontrol perkembangan biosistem.

Gen memiliki fungsi estetik-figuratif dan pengaturan bicara.

Ide-ide ini tetap diremehkan sampai munculnya karya-karya V.P. Kaznacheev pada tahun 60-an abad XX, di mana prediksi para ilmuwan tentang keberadaan bentuk-bentuk transmisi informasi lapangan pada organisme hidup dikonfirmasi secara eksperimental. Arahan ilmiah dalam biologi, diwakili oleh sekolah V.P. Kaznacheev, dibentuk sebagai hasil dari banyak penelitian mendasar tentang apa yang disebut efek sitopatik cermin, yang diekspresikan dalam fakta bahwa sel-sel hidup, dipisahkan oleh kaca kuarsa, yang tidak memungkinkan satu molekul zat pun untuk melewatinya, namun pertukaran informasi. Setelah pekerjaan V.P. Kaznacheev, keberadaan saluran tanda gelombang antara sel-sel biosistem sudah tidak diragukan lagi.

Bersamaan dengan eksperimen V.P. Kaznacheev, peneliti Cina Jiang Kanzheng melakukan serangkaian eksperimen supergenetik yang menggemakan pandangan jauh ke depan dari A.L. Lyubishchev dan A.G. Gurvich. Perbedaan antara karya Jiang Kanzheng adalah bahwa ia melakukan eksperimen bukan pada tingkat sel, tetapi pada tingkat organisme. Dia melanjutkan dari fakta bahwa DNA - materi genetik - ada dalam dua bentuk: pasif (dalam bentuk DNA) dan aktif (dalam bentuk medan elektromagnetik). Bentuk pertama mempertahankan kode genetik dan memastikan stabilitas tubuh, sedangkan yang kedua mampu mengubahnya dengan mempengaruhinya dengan sinyal bioelektrik. Seorang ilmuwan Cina merancang peralatan yang mampu membaca, mentransmisikan jarak dan menyuntikkan sinyal supergenetik gelombang dari biosistem donor ke organisme akseptor. Akibatnya, ia mengeluarkan hibrida yang tidak terpikirkan, "dilarang" oleh genetika resmi, yang beroperasi hanya dalam kerangka gen material. Beginilah cara chimera hewan dan tumbuhan lahir: ayam-bebek; jagung, dari tongkolnya tumbuh bulir gandum, dll.

Eksperimen luar biasa Jiang Kanzheng secara intuitif memahami beberapa aspek genetika gelombang eksperimental yang sebenarnya diciptakan olehnya dan percaya bahwa pembawa informasi gen medan adalah radiasi elektromagnetik gelombang mikro yang digunakan dalam peralatannya, tetapi dia tidak dapat memberikan pembenaran teoretis.

Setelah karya eksperimental V.P. Kaznacheev dan Jiang Kanzheng, yang tidak dapat dijelaskan dalam hal genetika tradisional, ada kebutuhan mendesak untuk pengembangan teoretis model genom gelombang, dalam pemahaman fisik-matematis dan teoritis-biologis dari pekerjaan kromosom DNA di bidang dan dimensi nyata.

Upaya pertama untuk memecahkan masalah ini dilakukan oleh ilmuwan Rusia P.P. Garyev, A.A. Berezin dan A.A. Vasiliev, yang mengatur tugas-tugas berikut:

menunjukkan kemungkinan interpretasi dualistik dari pekerjaan genom sel pada tingkat materi dan bidang dalam kerangka model fisik dan matematika;

untuk menunjukkan kemungkinan mode operasi normal dan "abnormal" dari genom sel menggunakan matriks tanda figuratif gelombang hantu;

* temukan bukti eksperimental kebenaran teori yang diajukan.

Dalam kerangka teori yang dikembangkan oleh mereka, yang disebut genetika gelombang, beberapa ketentuan dasar diajukan, dibuktikan dan dikonfirmasi secara eksperimental, yang secara signifikan memperluas pemahaman tentang fenomena kehidupan dan proses yang terjadi pada materi hidup.

* Gen tidak hanya struktur material, tetapi juga gelombang
matriks, yang menurutnya, seolah-olah dengan templat, suatu organisme dibangun.

Saling transfer informasi antar sel, yang membantu membentuk tubuh sebagai sistem integral dan memperbaiki kerja terkoordinasi semua sistem tubuh, terjadi tidak hanya dengan cara kimia - dengan sintesis berbagai enzim dan zat "sinyal" lainnya. PP Garyaev menyarankan dan kemudian secara eksperimental membuktikan bahwa sel, kromosomnya, DNA, protein mengirimkan informasi menggunakan medan fisik - gelombang elektromagnetik dan akustik dan hologram tiga dimensi yang dibaca oleh cahaya kromosom laser dan memancarkan cahaya ini, yang berubah menjadi gelombang radio dan mentransmisikan informasi turun-temurun di ruang tubuh. Genom organisme tingkat tinggi dianggap sebagai komputer bioholografik yang membentuk struktur ruang-waktu biosistem. Pembawa matriks medan di mana tubuh dibangun adalah muka gelombang yang ditentukan oleh genohologram, dan apa yang disebut soliton pada DNA - jenis khusus medan akustik dan elektromagnetik yang dihasilkan oleh peralatan genetik organisme itu sendiri dan mampu melakukan fungsi perantara. untuk pertukaran informasi regulasi strategis antara sel, jaringan dan organ biosistem.

Dalam genetika gelombang, gagasan Gurvich - Lyubishchev - Kaznacheev - Jiang Kanzhen tentang tingkat bidang informasi gen dikonfirmasi. Dengan kata lain, dualisme penggabungan kesatuan "gelombang - partikel" atau "substansi - medan", diterima dalam elektrodinamika kuantum, ternyata berlaku dalam biologi, yang diprediksi pada saat itu oleh AG. Gurvich dan AA. Lyubishchev. Substansi gen dan medan gen tidak saling eksklusif, tetapi saling melengkapi.

Materi hidup terdiri dari atom mati dan partikel elementer, yang menggabungkan sifat dasar gelombang dan partikel, tetapi sifat yang sama ini digunakan oleh biosistem sebagai dasar untuk pertukaran informasi energi gelombang. Dengan kata lain, molekul genetik memancarkan medan energi informasi di mana seluruh organisme, tubuh fisik dan jiwanya dikodekan.

*Gen bukan hanya apa yang disebut geneti
kode logis, tetapi juga segala sesuatu yang lain, sebagian besar DNA yang digunakan untuk
dianggap tidak ada artinya.

Tetapi sebagian besar kromosom inilah yang dianalisis dalam kerangka gelombang genetika sebagai struktur "intelektual" utama dari semua sel tubuh: "Daerah non-coding DNA bukan hanya sampah (sampah), tetapi struktur yang dirancang untuk beberapa tujuan dengan tujuan yang tidak jelas sejauh ini .. urutan DNA non-coding (dan ini adalah 95--99% dari genom) adalah konten informasi strategis dari kromosom ... Evolusi biosistem telah menciptakan teks genetik dan genom - biokomputer - biokomputer sebagai "mata pelajaran" yang kuasi-cerdas, pada levelnya "membaca dan memahami" teks "ini" "1. Komponen genom ini, yang disebut supergeno-continuum, yaitu supergene, memastikan perkembangan dan kehidupan manusia, hewan, tumbuhan, dan juga memprogram kematian alami. Tidak ada batas yang tajam dan tidak dapat diatasi antara gen dan supergen; mereka bertindak secara keseluruhan. Gen memberikan materi "replika" dalam bentuk RNA dan protein, dan supergen mengubah medan internal dan eksternal, membentuk struktur gelombang darinya, di mana informasi dikodekan. Kesamaan genetik manusia, hewan, tumbuhan, dan protozoa terletak pada kenyataan bahwa pada tingkat protein, varian ini praktis tidak berbeda atau sedikit berbeda di semua organisme dan dikodekan oleh gen yang hanya membentuk beberapa persen dari total panjang. dari kromosom. Tetapi mereka berbeda pada tingkat "bagian sampah" dari kromosom, yang membentuk hampir seluruh panjangnya.

*Informasi kromosom sendiri tidak cukup untuk perkembangan
organisme. Kromosom dalam beberapa dimensi terbalik secara fisik
vakum langit, yang memberikan bagian utama dari informasi untuk pengembangan em
bryon. Aparatus genetik mampu dengan sendirinya dan dengan bantuan ruang hampa
menghasilkan struktur gelombang perintah seperti hologram, menyediakan
perkembangan chivayuschie organisme.

Data percobaan yang diperoleh P.P. Garyaev, yang membuktikan ketidakcukupan genom sel untuk reproduksi penuh program pengembangan tubuh dalam kondisi isolasi informasi biofield. Eksperimen terdiri dari fakta bahwa dua kamar dibangun, di mana masing-masing semua kondisi alam diciptakan untuk pengembangan berudu dari bertelur katak - komposisi udara dan air yang diperlukan, suhu, kondisi pencahayaan, lumpur kolam, dll. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa satu ruang terbuat dari perma-loy, bahan yang tidak memancarkan gelombang elektromagnetik, dan yang kedua terbuat dari logam biasa, yang tidak menghalangi gelombang. Jumlah telur katak yang telah dibuahi dalam jumlah yang sama ditempatkan di setiap ruang. Sebagai hasil dari percobaan, di ruang pertama, benar-benar aneh muncul, yang mati setelah beberapa hari, di ruang kedua, berudu menetas dan berkembang secara normal, yang kemudian berubah menjadi katak.

Jelas bahwa untuk perkembangan normal berudu di ruang pertama, mereka tidak memiliki beberapa faktor yang membawa bagian yang hilang dari informasi keturunan, yang tanpanya organisme tidak dapat "berkumpul" secara keseluruhan. Dan karena dinding ruang pertama memotong berudu hanya dari radiasi yang dengan bebas menembus ruang kedua, wajar untuk berasumsi bahwa menyaring atau mendistorsi latar belakang informasi alami menyebabkan kelainan bentuk dan kematian embrio. Ini berarti bahwa komunikasi struktur genetik dengan bidang informasi eksternal, tentu saja, diperlukan untuk perkembangan organisme yang harmonis. Sinyal medan eksternal (eksobiologis) membawa informasi tambahan, dan mungkin informasi utama ke kontinum gen Bumi.

* Teks DNA dan hologram dari rangkaian kromosom dapat dibaca dalam versi spatio-temporal dan semantik multidimensi. Ada bahasa gelombang genom sel, mirip dengan manusia.

Dalam genetika gelombang, pembuktian kesatuan struktur fraktal (berulang pada skala yang berbeda) dari urutan DNA dan ucapan manusia patut mendapat perhatian khusus. Fakta bahwa empat huruf alfabet genetik (adenin, guanin, sitosin, timin) membentuk struktur fraktal dalam teks DNA ditemukan kembali pada tahun 1990 dan tidak menyebabkan reaksi khusus. Namun, penemuan struktur fraktal mirip gen dalam bahasa manusia mengejutkan baik ahli genetika maupun ahli bahasa. Menjadi jelas bahwa perbandingan DNA yang diterima dan sudah menjadi kebiasaan dengan teks, yang memiliki karakter metaforis setelah penemuan kesatuan struktur fraktal dan ucapan manusia, sepenuhnya dibenarkan.

Bersama dengan staf Institut Matematika Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, kelompok P.P. Garyaeva mengembangkan teori representasi fraktal bahasa alami (manusia) dan genetik. Tes praktis teori ini di bidang karakteristik "ucapan" DNA menunjukkan orientasi penelitian yang benar secara strategis.

Sama seperti dalam eksperimen Jiang Kanzheng, kelompok P.P. Garyaev, diperoleh efek translasi dan pengenalan informasi supergenetik gelombang dari donor ke akseptor. Perangkat dibuat - generator bidang soliton, di mana dimungkinkan untuk memasukkan algoritme ucapan, misalnya, dalam bahasa Rusia atau Inggris. Struktur ucapan seperti itu berubah menjadi bidang termodulasi soliton - analog dengan yang dioperasikan sel dalam proses komunikasi gelombang. Organisme dan perangkat genetiknya "mengenali" "frasa gelombang" seperti itu sebagai miliknya dan bertindak sesuai dengan rekomendasi ucapan yang diperkenalkan oleh orang dari luar. Itu mungkin, misalnya, dengan menciptakan pidato tertentu, algoritme verbal, untuk memulihkan benih gandum dan jelai yang rusak akibat radiasi. Selain itu, tanam benih "memahami" pidato ini, terlepas dari bahasa yang diucapkan - Rusia, Jerman atau Inggris. Eksperimen dilakukan pada puluhan ribu sel.

Untuk menguji keefektifan program gelombang perangsang pertumbuhan dalam eksperimen kontrol, pseudocode ucapan yang tidak berarti dimasukkan ke dalam genom tanaman melalui generator, yang tidak memengaruhi metabolisme tanaman dengan cara apa pun, sementara entri semantik ke dalam lapisan semantik biofield dari genom tanaman memberi efek akselerasi pertumbuhan yang tajam namun berjangka pendek.

Pengenalan ucapan manusia oleh genom tanaman (terlepas dari bahasa) sepenuhnya konsisten dengan posisi genetika linguistik tentang keberadaan bahasa-proto genom biosistem pada tahap awal evolusi mereka, umum untuk semua organisme dan diawetkan dalam struktur umum dari kumpulan gen bumi. Di sini orang dapat melihat korespondensi dengan ide-ide klasik linguistik struktural N. Chomsky, yang percaya bahwa semua bahasa alami memiliki tata bahasa universal bawaan yang dalam yang tidak berubah untuk semua orang dan, mungkin, untuk struktur supergenetik mereka sendiri.

Kesimpulan

Pada dasarnya poin baru dalam studi tentang dunia mikro adalah:

· Setiap partikel elementer memiliki sifat sel dan gelombang.

· Materi dapat berubah menjadi radiasi (pemusnahan partikel dan antipartikel menghasilkan foton, yaitu kuantum cahaya).

· Dimungkinkan untuk memprediksi tempat dan momentum partikel elementer hanya dengan probabilitas tertentu.

· Perangkat yang menyelidiki realitas mempengaruhinya.

· Pengukuran yang akurat hanya mungkin jika memancarkan aliran partikel, bukan partikel tunggal.

Bibliografi

1. PP Goryaev, "Kode genetik gelombang", M., 1997.

2. G. Idlis, “Revolusi dalam astronomi, fisika dan kosmologi”, M., 1985.

3. A.A. Gorelov. Kursus kuliah "Konsep ilmu alam modern",

4. "Pusat" Moskow 2001

5. V.I. Lavrinenko, V.P. Ratnikov, "Konsep ilmu alam modern", M., 2000.

6. Konsep ilmu alam modern: Buku teks untuk universitas / Ed. prof. V.N. Lavrinenko, prof. V.P. Ratnikov. -- Edisi ke-3, direvisi. dan tambahan -- M.: UNITI-DANA, 2006.

Diselenggarakan di Allbest.ru

Dokumen serupa

Teori struktur atom dan molekul dunia. Objek dunia mikro: elektron, partikel fundamental, fermion, lepton, hadron, atom, inti atom, dan molekul. Perkembangan mekanika kuantum dan fenomena dunia mikro. Konsep dunia mikro dan mekanika kuantum.

abstrak, ditambahkan 26/07/2010


Munculnya konsep-konsep non-klasik dalam fisika. Sifat gelombang elektron. Eksperimen oleh Davisson dan Germer (1927). Fitur deskripsi mekanika kuantum dari dunia mikro. mekanika matriks Heisenberg. Struktur elektron atom dan molekul.

presentasi, ditambahkan 22/10/2013


Sejarah asal usul teori kuantum. Penemuan efek Compton. Isi konsep Rutherford dan Bohr tentang struktur atom. Ketentuan dasar teori gelombang Broglie dan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Dualisme gelombang sel.

abstrak, ditambahkan 25/10/2010


Representasi fisik zaman kuno dan Abad Pertengahan. Perkembangan fisika di zaman modern. Transisi dari konsep klasik ke relativistik dalam fisika. Konsep munculnya keteraturan dari kekacauan oleh Empedocles dan Anaxagoras. Fisika modern makro dan dunia mikro.

abstrak, ditambahkan 27/12/2016


Sejarah perkembangan teori kuantum. Gambar medan kuantum dunia. Prinsip dasar deskripsi mekanika kuantum. Prinsip observabilitas, visibilitas fenomena mekanika kuantum. Hubungan ketidakpastian. Prinsip komplementaritas N. Bohr.

abstrak, ditambahkan 22/06/2013


Radiasi termal, hipotesis kuantum Planck. Sifat kuantum radiasi elektromagnetik. Rumus Einstein untuk efek fotolistrik. Dualisme materi gelombang sel. hubungan ketidakpastian Heisenberg. Persamaan Schrödinger stasioner.

tutorial, ditambahkan 05/06/2013


Perwakilan utama fisika. Hukum fisika dasar dan konsep. Konsep ilmu alam klasik. Konsep atomistik tentang struktur materi. Pembentukan gambaran mekanis dunia. Pengaruh fisika pada kedokteran.

abstrak, ditambahkan 27/05/2003


Arti fisik dari gelombang de Broglie. Hubungan ketidakpastian Heisenberg. Dualitas gelombang sel dari sifat partikel. Kondisi normalisasi fungsi gelombang. Persamaan Schrödinger sebagai persamaan dasar mekanika kuantum non-relativistik.

presentasi, ditambahkan 14/03/2016


Prinsip fisika non klasik. Ide-ide modern tentang materi, ruang dan waktu. Ide dasar dan prinsip fisika kuantum. Ide-ide modern tentang partikel elementer. Struktur mikrokosmos. Interaksi fisik yang mendasar.

abstrak, ditambahkan 30/10/2007


Penentuan pusat gravitasi molekul dan deskripsi persamaan Schrödinger untuk fungsi gelombang total sebuah molekul. Perhitungan energi molekul dan rumusan persamaan bagian vibrasi dari fungsi gelombang molekul. Gerak elektron dan spektroskopi molekul.