Квантовая физика

Квантовая физика — раздел физики, изучающий поведение материи и энергии на микроскопическом уровне: атомов, электронов, элементарных частиц.

Почему возникла квантовая физика

Классическая физика не могла объяснить:

• спектр излучения абсолютно чёрного тела;

• фотоэффект;

• устойчивость атома;

• излучение и поглощение энергии атомами.

➡️ Это привело к появлению квантовой теории в начале XX века.

• Энергия излучается квантами (порциями)

• Частицы обладают волновыми свойствами

• Невозможно точно измерить координату и импульс одновременно

• Результаты измерений носят вероятностный характер

• Фотоэффект – выбивание электронов светом

• Корпускулярно-волновой дуализм

• Квантование энергии

• Туннельный эффект!

Элементарные частицы

Элементарные частицы — это частицы, не имеющие внутренней структуры.

Основные группы:

• Фермионы (вещество)

• Бозоны (переносчики взаимодействий)

​Фермионы

Фермионы — частицы, из которых состоит материя:

• Кварки (u, d, s, c, t, b)

• Лептоны:

• электрон

• мюон

• тау-частица

• нейтрино

➡️ Подчиняются принципу Паули.

Квантовые поля

Современная физика рассматривает:

• не частицы, а поля

• каждая частица — это возбуждение квантового поля

Пример:

• электрон — возбуждение электронного поля

• фотон — возбуждение электромагнитного поля

Стандартная модель — теория, описывающая:

• все известные элементарные частицы

• три фундаментальных взаимодействия:

• электромагнитное

• слабое

• сильное

❌ Не включает гравитацию.

​Применение квантовой физики

Применение квантовой физики

• Полупроводники

• Лазеры

• Квантовые компьютеры

• Ядерная энергетика

• Медицинская диагностика (МРТ, ПЭТ)

​Значение квантовой физики

• Объясняет строение материи

• Основа современной электроники

• Позволяет создавать новые технологии

• Меняет представление о природе реальности

​Заключение

Квантовая физика и физика частиц и полей:

• раскрывают фундаментальные законы Вселенной

• объясняют микромир

• играют ключевую роль в развитии науки и технологий