O mundo que conhecemos é feito de minúsculas partículas cujo comportamento é realmente estranho. Para isso o mecânica quântica é tão importante: descreve com precisão a essência da matéria: átomos, moléculas e ondas.
Mas o que é a mecânica quântica? Vamos descobrir juntos!
O CONTEXTO HISTÓRICO
estamos entre os final do século XIX e ele Primeira Guerra Mundial. Temos que imaginar que tudo está mudando muito rápido: está chegando luz elétricaeles foram inventados lá rádio, o carroa filmes e muitas outras conveniências que facilitam a vida de muitas pessoas ao redor do mundo.
Esse período é chamado belle epoqueda “bela era” francesa, em que artistas e cientistas trabalham em todas as grandes capitais da Europa, em todos os lugares onde se respira um clima de grande otimismo.
também físico está vivendo sua Belle Époque nestes anos: os cientistas estão convencidos de que a têm em suas mãos uma visão completa de todo o universo!
Eles acreditam que podem descrever todos os fenômenos naturais graças a três importantes teorias: a mecânica newtoniana clássicao que explica o movimento dos corposEU’eletromagnetismo o que me explica fenômenos elétricos e magnéticos e ele mecânica estatística. Esta última é uma disciplina recente e estranha, que quer estudar como as características mudampor exemplo, pressão, volume e temperatura, de um sistema composto de muitas partículas (como um gás!).
Como a história nos ensina, as respostas muitas vezes só levam a outras perguntas… E foi isso que aconteceu entre o final do século XIX e o início do século XX.
Neste período há uma grande desenvolvimento tecnológico que permite, pouco a pouco, medir coisas que antes não eram mensuráveis. Por exemplo, instrumentos que permitem fazer medições em temperaturas muito baixas ou estudar o que acontece em condições de quase vácuo.
O que tomamos como certo hoje, como a existência de átomos aceno estrutura de moléculasnaquela época era desconhecido ou pouco compreendido e a possibilidade de realizar experimentos práticos nos permitiu aprofundar o estudo de como se constitui a matéria que nos cerca.
À medida que as observações se aprofundavam, surgiram inconsistências, fenômenos que não poderia ser explicado com a física conhecida…
OS ESTRANHOS DA MECÂNICA QUÂNTICA
O conceito de “quantos” foi introduzido por prancha máxima em 1900: para entender o que são os quanta (dizemos abaixo), precisamos começar explicação do paradoxo do efeito fotoelétrico: é aqui que podemos identificar o nascimento da mecânica quântica.
O autor da descoberta foi o grande cientista Albert Einstein que, por esta teoria, ganhou o Prêmio Nobel de Física! Para explicar o que é o efeito fotoelétrico e o paradoxo resultante, contatamos paulo umari o que emUniversidade de Pádualida com a física da matéria e ensina mecânica quântica.
“Para começar, precisamos entender o que radiação eletromagnética. se pensarmos em um objeto de metal aquecido no fogo sabemos que, depois de um tempo, torna-se incandescente e brilhante. Está luz emitida É apenas radiação eletromagnética.”
No início do século passado viu-se que tomar um pedaço de metal e enviando radiação eletromagnética para ele, alguns poderiam ser observados os elétrons fogem do metal. Isso só ocorria se a frequência da luz ultrapassou um determinado valor e isso contradizia as teorias relacionadas à física clássica.
Segundo Einstein, a radiação eletromagnética viajar em “pacotes” que têm uma certa energia e são chamados fótons. Apenas embalagens que tenham uma certa energia, valor superior ao limiteeles podem fazer com que os elétrons escapem do metal. “
Esses pacotes são os quanta.
É com esta explicação que a mecânica quântica nasceu, mas imediatamente as esquisitices começaram. A teoria eletromagnética nos diz que a luz é uma onda; Einstein diz que é uma partículao fóton.
A luz tem um comportamento ora ondulatório e ora corpuscular. Mas isso não é tudo, mesmo o partículas de matériacomo elétrons às vezes Eles agem como ondas!
Pode acontecer, por exemplo, que alguns elétrons sejam capazes de atravessar uma barreira sem nenhuma explicação aparente. Se chama efeito túnel e podemos imaginar assim:
“Um menino anda de skate e fica na frente de um obstáculo. Sabemos que você pode chegar ao topo do obstáculo e seguir em frente apenas se, a princípio, eu tinha velocidade suficiente. Isso não acontece com os elétrons que podem estar além do obstáculo. mesmo sem ter a energia necessária para superar isso!”
Com toda essa grande confusão de ondas e partículas, como podemos encontrar a fronteira entre o mundo quântico e o mundo não quântico?
Ainda não é conhecido, ainda é um campo de estudo aberto. O que sabemos é que O skatista da foto acima não consegue pensar em superar o obstáculo esperando pela ajuda da física quântica!
MECÂNICA QUÂNTICA
A compreensão dos conceitos básicos da mecânica quântica tornou gradualmente possível desenvolvimento de muitos aplicativos e dispositivos.
“Uma das tecnologias mais importantes baseadas na mecânica quântica é a transistor, um elemento fundamental de toda a eletrônica. Em suma, sem mecânica quântica. Não teríamos nem rock!“
A do professor Paolo Umari é uma frase dita por diversão, mas o fundamental a ter em mente é que a física quântica encontramos em todos os lugares ao nosso redor.
Telefone celular, LCD, Ser estar. Além disso, a mecânica quântica, juntamente com o eletromagnetismo, tornou possível explicar os fenômenos químicos em detalhes!
Se falamos de aplicações da mecânica quântica, não podemos esquecer do mais exótico: a ideia de poder construir deuses computadores quânticos.
Por trás dessa teoria há algo chamado emaranhadoessa é a possibilidade “Sincronizar” duas partículas, por exemplo, elétrons. Um mesmo estou me divorciando esses dois elétrons sincronizados acontece que, Se eu mudar algo no primeirono momento você terá a mudança também no segundo!
Computadores quânticos funcionariam com um certo número de partículas sincronizadas entre si e possibilitariam a resolução de deuses problemas complexos muito mais rápido do que os computadores normais.
Lá decomposição de um número em seus números primos!
Parece uma tarefa fácil encontrar os números primos que, multiplicados, nos dão o número inicial, mas não é. Para grandes números um computador tradicional leva muito tempo, mas Um quantum deve fazê-lo em segundos!