Zeitgenössische Physikstudie, Zweige und Anwendungen

Der Zeitgenössische Physik Es ist derjenige, der sich während der heutigen Zeit zwischen der französischen Revolution bis zur Gegenwart entwickelt, dh vom 18. Jahrhundert bis zum Gegenwart. Auf diese Weise werden moderne Physik und die neuesten Theorien über Partikel und Kosmologie als Teil der zeitgenössischen Physik angesehen.

Die gut bekannten Gesetze der Mechanik und die universelle Gravitation von Isaac Newton sowie die Gesetze der von Johannes Kepler formulierten planetarischen Bewegung werden als Teil des Klassische Physik, Da sie aus dem 17. Jahrhundert ausgehen und nicht Teil der zeitgenössischen Physik sind.

Albert Einstein ist der einflussreichste Physiker der zeitgenössischen Physik

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Forschungsbereich

Formal umfasst die Untersuchung der Physik natürliche Phänomene, wie die Veränderung des Körpungszustands, die charakteristischen Eigenschaften der Materie, seine grundlegenden Komponenten und die Wechselwirkungen zwischen ihnen.

Natürlich beinhalten diese Änderungen keine Bildung neuer biologischer Substanzen oder Prozesse. Diese Definition gilt sowohl für die klassische als auch für die zeitgenössische Physik.

Jetzt werden wir uns auf die wichtigsten Entdeckungen und physikalischen Theorien konzentrieren, die von der französischen Revolution bis heute, in kurzer oder weniger chronologischer Reihenfolge entwickelt wurden:

Xviii und xix Jahrhunderte

-Der Strom wurde wiederentdeckt und das elektrostatische Modell der Stärke, des Magnetismus und der elektromagnetischen Theorie wurde erzeugt.

-Die Konzepte potenzieller Energie und kinetischer Energie erschienen sowie das Feld.

-Es wurden Gesetze zur Erhaltung von Energie, Materie und Elektrogebühren festgelegt.

-Die wellige Lichttheorie trat auf und zum ersten Mal messte die Lichtgeschwindigkeit genau. Leichte Wechselwirkungen mit elektrischen und Magnetfeldern wurden ebenfalls untersucht.

-Mit der industriellen Revolution fand der Aufstieg der Thermodynamik statt. Das zweite Gesetz der Thermodynamik wurde ausgesprochen und später das Konzept der Entropie, auch die kinetische Theorie von Gasen, statistische Mechanik und Boltzmann -Gleichung.

-Das Strahlungsgesetz von Leichen (Stefan -Gesetz) und das Wellenlängenverschiebungsgesetz, das von einer heißen Körperschaft auf der Grundlage ihrer Temperatur (Wien -Gesetz) erlassen wurde, wurden entdeckt.

-Elektromagnetische Wellen entstehen, die theoretisch neben X -Strahlen, natürliche Radioaktivität und Elektron, all dies am Ende des 19. Jahrhunderts vorhergesagt werden.

Moderne Physik bis zur ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts

Zu dieser Zeit gingen die klassischen Theorien in einer Krisezeit durch, da viele der im 19. Jahrhundert entdeckten Phänomene mit diesen Theorien nicht erklärt werden konnten. Es war also notwendig, eine neue Physik zu entwickeln, die als die bekannt ist Moderne Physik, die grundsätzlich die Quantenmechanik und die Theorie der Relativitätstheorie umfassen.

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Hauptentwicklungsbereiche in der zeitgenössischen Physik

Die moderne Physik begann 1900 mit der Entdeckung der Schwarzkörperstrahlungsgesetz von Max Planck, in dem das Konzept der Wie viele Energie in der Wechselwirkung von Strahlung mit Materie.

Atommodelle

Die zeitgenössische Physik erklärt die interne Struktur von Neutron und Proton. Hier ist das Neutron (links) dargestellt und besteht aus einem Quark Up und zwei Quark nach unten, während das Proton (rechts) aus zwei und einem Down besteht. Beta-Zerfall ist der Prozess, bei dem Neutron zu einem Proton wird, indem er einen W-Boson ausgibt, der wiederum in einem Elektron und einem Antineuterin auflöst. Quelle: f. Zapata.

In diesem Zeitraum wurden die Atommodelle entwickelt, in denen das Atom aus Partikeln erscheint, die kleiner sind als das Atom selbst. Dies sind Elektronen, Protonen und Neutronen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckte Ernest Rutherford den Atomkern und entwickelte ein Atommodell mit einem positiven und massiven zentralen Kern, umgeben von Lichtpartikeln mit negativer Belastung. Jedoch. Dieses Modell wurde in kurzer Zeit zum Nutzen von Modellen reserviert, die mehr an die neuen Entdeckungen angepasst wurden.

Das Photon

Albert Einstein schlug 1905 vor, wie viele leuchtende, genannt Photonen, Sie waren der einzige Weg, um den photoelektrischen Effekt zu erklären. Ein Photon ist die kleinste Beleuchtung der Lichtenergie, die von seiner Frequenz abhängt.

Relativitätstheorie und Vereinigungstheorien 

Darstellung eines Wurmlochs oder einer Brücke von Einstein-Rosen

Die spezielle Relativitätstheorie, die bekannteste Schaffung von Einstein, legt fest, dass Zeit und Masse physikalische Mengen sind, die vom Referenzsystem abhängen.

Auf diese Weise war es notwendig, relativistische Korrekturen in die Gesetze der klassischen Bewegung umzusetzen.

Andererseits legt die allgemeine Theorie der Relativitätstheorie von Albert Einstein fest. Dies würde die Präzession des Perihels des Quecksilbers erklären und die Lichtkrümmung voraussagen.

Die Lichtflexion durch einen massiven Körper wie die Sonne wurde ohne Zweifel verifiziert. Dieses Phänomen ist dasjenige, das Gravitationslinsen erzeugt.

Deshalb begannen Wissenschaftler über Vereinigungstheorien nachzudenken, in denen Schwerkraft und Elektromagnetismus Manifestationen verzerrter Räume der Dimensionalität größer als vier sind, wie z. B. Kaluza-Kleins Theorie.

Kosmologie 

Die theoretische Möglichkeit eines expandierenden Universums entstand dank der Werke von Alexander Friedman, die auf der allgemeinen Relativitätstheorie beruhten, eine Tatsache, die später bestätigt wurde.

Schwarze Löcher erschienen als Lösungen aus Einsteins Gleichungen. Der hinduistische Physiker Chandrasekhar stellte die Grenze für den Sternkollaps fest, um ein schwarzes Loch zu erzeugen.

Eine wichtige Entdeckung war die des Compton -Effekts, mit dem festgestellt wurde. Die Verhältnismäßigkeitskonstante ist die Planck konstant.

Quantenmechanik

Schrödinger -Katzenexperiment ist ein Paradox der Quantenmechanik

Mit der Ankunft der Quantenmechanik wird auch Wellenpartikel-Dualität hergestellt. Die Theorie sagte die Existenz von Antimaterie voraus, die tatsächlich entdeckt wurde. Das Neutron erschien auch und damit ein neues Atommodell: das mechanische Modell.

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Ein wichtiger Beitrag ist der von drehen, Eine Eigenschaft von subatomaren Partikeln, unter anderem fähig, um die magnetischen Effekte zu erklären.

Kernphysik

Dieser Zweig der zeitgenössischen Physik erscheint, wenn die nuklearen Spalt- und Fusionsprozesse entdeckt werden. Der erste führte zur Atombombe und zur Kernenergie, die zweite erklärt die Energieerzeugung durch die Sterne, führte aber auch zur H -Pumpe.

Bei der Suche nach kontrollierter Kernfusion wurde festgestellt, dass Proton und Neutron eine interne Struktur haben: Quarks, grundlegende Bestandteile von Protonen und Neutronen.

Seitdem werden Quarks und Elektronen als grundlegende Partikel angesehen, aber neue grundlegende Partikel erschienen: Myon, Pion, Tau Lepton und Neutrinos.

Wichtige Entdeckungen

Die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts gipfelt mit wichtigen Beiträgen der zeitgenössischen Physik:

-Supraleitung und Überflüssigkeit

-Der Maser und der Laser.

-Die Magnetresonanz von Atomkernen, die Entdeckung, die zu den aktuellen nicht-invasiven diagnostischen Systemen führt.

-Große theoretische Entwicklungen wie Quantha.

Die Physik unserer Zeit (zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts)

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BCS -Theorie

Diese Theorie erklärt die Supraleitung, die festlegt, dass Elektronen, die Partikel sind Fermionik, Sie interagieren mit dem kristallinen Netzwerk so, dass elektronische Paare mit Bosonenverhalten gebildet werden.

Bell's Theorem

Führt zu dem Konzept von Quantenverzerrung und seine möglichen Anwendungen im Quantum Computing. Darüber hinaus werden Quantenentfernung und Quantenkryptographie vorgeschlagen, von denen bereits die ersten experimentellen Implementierungen durchgeführt wurden.

Das Standardmodell

Die Entdeckung der Quarks folgte der Schaffung der Standardpartikelmodell Elementare mit zwei weiteren Mitgliedern: die Bosonen W und Z.

Dunkle Materie

Anomalien wurden bei der Drehzahl der Sterne um die Mitte der Galaxien beobachtet, sodass Vera Rubin die Existenz von dunkler Materie als mögliche Erklärung vorschlägt.

Übrigens gibt es von der dunklen Materie wichtige Beweise aufgrund der Feststellung von Gravitationslinsen ohne sichtbare Masse, die die Krümmung des Lichts erklärt.

Ein weiterer wichtiger Untersuchungsgebiet ist die Entropie von schwarzen Löchern und Falkenstrahlung.

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Die beschleunigte Expansion des Universums wurde ebenfalls bestätigt, und es wird angenommen, dass dunkle Energie verantwortlich ist.

Die heutige Physik 

Der Tau Neutrino

Das 21. Jahrhundert begann mit der experimentellen Produktion eines Quark-Gluón-Plasmas und der Entdeckung des Tau-Neutrinos.

Der kosmische Mikrowellenhintergrund

Es wurden auch präzise Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds gemacht, was auf die frühen Trainingstheorien des Universums beleuchtete.

Der Higgs Boson

Higgs Boson Illustration

Eine sehr kommentierte Entdeckt.

Gravitationswellen

Gravitations -Wavor -Illustration

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden Albert Einstein in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts nachgewiesen. Sie sind das Ergebnis der Kollision zwischen zwei supermassiven schwarzen Löchern.

Das erste Bild eines schwarzen Lochs

Im Jahr 2019 wurde erstmals das Bild eines Schwarzen Lochs erhalten, ein weiterer der Vorhersagen der Relativitätstheorie.

Aktuelle zeitgenössische Physikzweige

Unter den Zweigen der aktuellen zeitgenössischen Physik befinden sich:

1.- Teilchenphysik

2.- Plasmaphysik

3.- Quanten- und photonisches Computing

4.- Astrophysik und Kosmologie

5.- Geophysik und Biophysik.

6.- Atom- und Kernphysik

7.- Physik der kondensierten Materie

Aktuelle physikalische Herausforderungen und Anwendungen

Die Probleme der Physik, die derzeit als offen angesehen werden und die volle Entwicklung sind, sind:

-Die Physik komplexer Systeme, Chaos und fraktale Theorien.

-Nicht lineale dynamische Systeme. Entwicklung neuer Techniken und Modelle, die zur Lösung solcher Systeme führen. Zu seinen Anwendungen gehört eine bessere Wettervorhersage.

-Vereinigungstheorien wie Stringheorien und Theorie m. Entwicklung der Quantengravitation.

-Die Physik von Flüssigkeiten und Plasmen im turbulenten Regime, die bei der Entwicklung einer kontrollierten Kernfusion angewendet werden können.

-Theorien über den Ursprung der dunklen Materie und der dunklen Energie. Wenn diese Phänomene verstanden würden, könnte möglicherweise durch Anti-Mazness und den Bau von Warp-Motoren eine Raumschiffnavigation entwickelt werden.

-Hochtemperatur -Supraleitung, anwendbar bei der Schaffung effizienterer Transportsysteme.

Verweise

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4. Gribbin, j.R.; Gribbin, m.; Gribbin, j. (1998). Q ist für Quanten: Eine Enzyklopädie der Party -Physik. Freie Presse ..
5. Wikipedia. Physik. Abgerufen von: in.Wikipedia.com