Kvantefysikkuttrykk

Virkelighetens poesi
Vitenskap
Ikon science.svg
Vi må vite det.
Vi får vite det.
  • Biologi
  • Kjemi
  • Fysikk
En utsikt fra
skuldre til kjemper.

Denne siden er ment å gi veldig korte forklaringer på forskjellige kvantefysikk vilkår som finnes andre steder på nettstedet.


Innhold

Krefter

Det er fire klasser av makt i universet, fra svakeste til sterkeste. I kvantemekanikk og Standard modell av partikkelfysikk, bæres hver kraft av en tilsvarende partikkel:

  • Gravitasjon; teorier om 'kvantegravitasjon' antar kraften som skal bæres avgravitonerav spinn 2 og masse 0. Disse har aldri blitt observert i eksperimentet.
  • Elektromagnetisk; bært avfotonerav spinn 1 og masse 0.
  • Svak kjernefysisk; bært avI,IogMEDav spinn 1 og masse ca. 100 GeV (100.000.000.000 elektronvolt).
  • Sterk kjernefysisk; bært avgluonerav spinn 1 og masse 0.

Hamiltonian

Operatøren (ofte markert med bokstaven H, noen gangerĤog noen ganger i en fancy font f.eks. Delta x  Delta p  ge { hbar  over 2}), som, når man opererer på en bølgefunksjon, gir sin energi . En annen måte å se på det er at dette er systemets tidsoversettingsoperatør. Hamiltonian er det som vanligvis brukes i kvantemekanikk for å beskrive systemet - hvis du gir systemets Hamiltonian, har du beskrevet det.


Legg merke til at Hamiltonian tjener en dobbeltrolle i kvantemekanikk. På den ene siden er det operatøren som bestemmer hvordan systemet utvikler seg i tid (tidsoversettelsen, flytter systemet til sin fremtid eller fortid) mellom målingene. På den annen side er det også en 'observerbar', en størrelse som kan måles (eller, mer nøyaktig, energiene forbundet med den kan observeres).

Quark

Quarks er byggesteinene til subatomære partikler som samhandler via den sterke kjernekraften. Det er seks 'smaker' av kvark: opp, ned, merkelig, sjarm, bunn og topp. Hver av disse har en tilleggsegenskap 'farge': rød eller grønn eller blå. (Disse 'smakene' og 'fargene' har ingen sammenheng med noen makroskopiske egenskaper med samme navn.) A proton er laget av tre kvarker, 2 opp og 1 ned, og a nøytron har 2 ned og en opp. Alt dette er nedfelt i standardmodellen for partikkelfysikk.

Snurre rundt

Spinn er en kvantisert egenskap av alle partikler, både materie og kraft, i Univers . Materiepartikler har halvtallssnurr (1/2, 3/2,…) og kraftpartikler heltalsnurr (0, 1, 2,…). Spinn eriboendevinkelmoment som partiklene har. Centrifugeringen av en partikkel er lik analog med en rotasjonstopp, bortsett fra at partikkelen bare kan spinne i en hastighet, ikke kan stoppe eller til og med bremse, og er uendelig liten (partiklene er 'punktlignende' og har ingen størrelse). Det er viktig å merke seg at ialdrier partiklene faktisk spinner. Fenomenet spin ble spådd i utgangspunktet i 1924, og forklaringen / tolkningen at dette skyldtes partikkelen 'spinning' ble fremmet senere. Denne eiendommen utnyttes i NMR og MR .



Bølgefunksjon

En bølgefunksjon er en matematisk beskrivelse av sannsynlighetsbølgen til et fysisk system (vanligvis sinusformet eller eksponentielt i form, for enkle fysiske systemer), som beskriver mye av informasjonen som kan oppnås ved målinger på den. Behandlingen av kvantesystemer når det gjelder deres bølgefunksjon er noe av en idealisering, slik at du alltid kan vite når noen ikke viser full forståelse av teorien hvis han forblir begrenset til dette begrepet. I ekte fysiske systemer eksisterer det alltid en viss usikkerhet angående systemets fysiske tilstand, slik at den teoretiske behandlingen gjøres ved en kombinert behandling av flere bølgefunksjoner, i det som kalles entetthetsoperatør(eller rett og slettstat). Så hvis du får historier om hvordan bølgefunksjonen oppfører seg - vet at du blir fortalt en forenklet fortelling, snarere enn hele historien.


Usikkerhetsrelasjoner

Heisenbergs ulikhet

Usikkerhetsprinsippet (fremsatt av Werner Heisenberg) sier at det alltid vil være en iboende usikkerhet i å bestemme både en partikels posisjon og momentum (dvs. dukan ikkevetbådenøyaktig samtidig). Dette har ingenting å gjøre med vitenskapens evne til å oppdage egenskapene til momentum og posisjon som noe antivitenskapelig og pseudovitenskap talsmenn antyder, er det bare en iboende egenskap til ethvert bølgelignende system. Det blir også fremmet av noen å være opprinnelsen til 'fri vilje' ettersom usikkerhetsprinsippet fører til en grad av uforutsigbarhet i noen eksperimenter; usikkerhetsprinsippets omfang er imidlertid altfor liten til at det kan gjelde hverdagen.

Det er formelt oppgitt som:


hvorer redusert Planck er konstant .

Mer generelt gjelder dette ikke bare posisjon og fremdrift, men to observasjoner hvis selvtilstøtende operatører ikke pendler med hverandre; for eksempel er det umulig å kjenne til alle komponentene i en partikkels spinn til enhver tid, og det er også umulig å kjenne både energien til en partikkel og tidspunktet da partikkelen hadde denne energien med vilkårlig nøyaktighet.