Mecànica Quàntica

La mecànica quàntica coneguda també com mecànica ondulatòria i com física quàntica, és la branca de la física que estudia el comportament de la llum i de la matèria a escala atòmica (molècules i àtoms) i subatòmica (protons, electrons, neutrons o fins i tot partícules més petites).

Els seus principis bàsics s'apliquen a molts dels camps de la física i la química actuals, com per exemple, la física de partícules, la física nuclear, la física de la matèria condensada, la física atòmica i molecular, la computació quàntica, l'òptica quàntica, la química quàntica i la química computacional. Juntament amb la relativitat general, la mecànica quàntica és un dels pilars de la física moderna. A escala macroscòpica, les lleis de la mecànica clàssica s'aproximen a les de la mecànica quàntica.

Va sorgir a principis del segle XX per tal d'explicar diversos resultats experimentals de fenòmens d'origen microscòpic que no es podien entendre amb la física clàssica.

Quantificació de l'energia
En 1900, Max Planck realitza una hipòtesi fonamental en la història de la ciència i que, a la vegada, suposa el naixement de la física quàntica. Aquesta hipòtesi és la quantificació de l'energia.

Segons Planck, l'energia no és una magnitud contínua, sinó discreta; la qual només pot agafar uns determinats valors, que estan fixats i són invariables, múltiples d'un valor anomenat quàntum de llum, o fotó. Posteriorment, es va descobrir que altres magnituds físiques com la càrrega elèctrica, la massa, el moment angular, etc. també estan quantificades.

Efecte fotoelèctric
Albert Einstein, emprant també la hipòtesi de Planck, va explicar l'efecte fotoelèctric. Aquesta hipòtesi fou emesa, també, per Albert Einstein que rebé el premi Nobel per les seves interpretacions de l'efecte fotoelèctric, primer signe tangible de l'existència dels fotons.
Aquesta relació que expressa la quantificació de l'energia s'escriu així:

E = hυ  on        h és la constant de Planck o quàntum d'acció (6,62·10-34J.s)
                        E és l'energia de la radiació (emesa o absorbida)
                        υ (lletra grega, pronunciada nu) es la freqüència de la radiació emesa o absorbida.

Dualitat ona-partícula
Un altre dels conceptes fonamentals és la idea de la dualitat ona-partícula, idea proposada per primera vegada pel Príncep Louis De Broglie, i que resolgué un altre problema aparegut en aquella època, el dels nivells d'energia dels àtoms, que eren discrets, i no continus com proposava la física clàssica.

Aquesta hipòtesi es basa en la idea de suposar que tota partícula (matèria) es pot interpretar en termes d'una ona. Així, en lloc de descriure la velocitat i la posició de la partícula a "l'estil clàssic", parlam de funció d'ona. Mitjançant la funció d'ona, la qual l'hem d'interpretar com a una eina matemàtica, podem obtenir informació sobre el sistema físic que estudiam.

L'obtenció de la funció d'ona passa, inevitablement, per la resolució de l'anomenada equació d'ona. L'equació d'ona més senzilla, que no té en compte efectes relativistes, va ser proposada per Erwin Schrödinger el 1926. El mateix any, Paul Dirac en va proposar una que sí considerava els efectes relativistes.

Principi d'incertesa de Heisenberg
El tercer pilar fonamental de la física quàntica el trobam en el principi d'incertesa de Heisenberg que diu que és impossible mesurar simultàniament i amb absoluta precisió la posició i el moment lineal d'una mateixa partícula. Com més precís sigui el nostre coneixement d'una d'aquestes magnituds, més incertesa tindrem sobre el valor de l'altra. Només podem parlar de "probabilitats". Aquesta incertesa també s'aplica a altres magnituds físiques com per exemple l'energia i el temps.


Intents per a trobar una teoria del tot:
Al 2009, els intents d'unificar les forces fonamentals per mitjà de la mecànica quàntica encara continuen. L'electrodinàmica quàntica (o "electromagnetisme quàntic"), que és actualment la teoria física comprovada amb més precisió de la qual es disposa actualment, ha estat fusionada amb èxit amb la força nuclear feble per formar la força electrofeble, i s'estan fent esforços per unir la força electrofeble i la força nuclear forta per formar la força electroforta.

Les prediccions indiquen que a aproximadament 1014 GeV, aquestes tres forces es fusionen en un sol camp unificat. Més enllà d'aquesta "gran unificació", s'especula que potser seria possible unir la gravetat amb les altres tres simetries de galga, una cosa que s'espera que es produeixi a una energia d'aproximadament 1019 GeV. Tanmateix (i malgrat el fet que la relativitat especial està incorporada harmoniosament amb l'electrodinàmica quàntica) la relativitat general expandida, actualment la millor teoria per descriure la força gravitatòria, no ha estat incorporada a la teòria quàntica

Fonts: http://ca.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A0nica_qu%C3%A0ntica#Quantificaci.C3.B3_de_l.27energia