Cos’è il meccanico quantistico e a cosa serve

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Chiamata meccanica quantistica a quella scienza che è responsabile dello studio della composizione e del comportamento delle particelle atomiche e subatomiche. È, insieme al Teoria della relativitàuna delle pietre miliari della fisica moderna.

Storia della meccanica quantistica

Nell’anno 1922, il fisico tedesco Max Plank esposto il suo teoria dei quanti e questo fece emergere la meccanica quantistica come disciplina distinta dalla fisica.

Per Planck, la luce si muoveva sotto forma di grumi di energia o fotoni la cui energia era proporzionale alla loro frequenza. Con l’arrivo di Einstein, Le teorie di Planck vengono assorbite e si postula che, Nel vuoto la velocità della luce è una costante fondamentale, ma nello spaziotempo non è così. Così, Einstein postula che il La luce è una particella, ma è anche un’onda.

Questa dualità tra onde e particelle è una delle principali caratteristiche della natura al suo livello atomico dove viene studiata dalla meccanica quantistica e dalla fisica.

onde e particelle

Uno dei pilastri su cui si basa la meccanica quantistica è proprio la descrizione che gli elementi subatomici, cioè elettroni, protoni e neutroni, hanno sia le caratteristiche che il comportamento di un’onda e di una particella. Questo li fa comportare diversamente dagli oggetti macroscopici della meccanica tradizionale o newtoniana.

Al meccanica classica, lo stato fisico di un corpo è determinato dalla sua posizione e velocità. In meccanica quantistica si usa invece la funzione d’onda che corrisponde alla soluzione della Equazione di Schrödinger, che ci dà solo la probabilità di trovare una particella in una data posizione, non la certezza. Questa equazione prende il nome dal fisico Erwin Schrödinger, famoso per la sua Teoria del gatto nella scatola, uno dei principi della fisica quantistica basato sulla sovrapposizione di stati.

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meccanica relativistica

Come suggerisce il nome, questa meccanica è soggetta alla Teoria della Relatività di Albert Einstein formulata all’inizio del secolo scorso e che si basa su due postulati: la teoria della relatività ristretta (1905) e la teoria della relatività generale (1915). Sulla base di questi postulati si giunse alla conclusione che l’antica incompatibilità tra la meccanica classica teorizzata da Sir Isaac Newton e l’elettromagnetismo di James Maxwell potesse essere risolta.

Cos'è il meccanico quantistico e a cosa serve

La teoria della relatività speciale ha enfatizzato il moto dei corpi quando non c’è forza gravitazionale. Per questo studio è stato necessario riformulare alcune leggi del moto.

Nella teoria della relatività generale, tuttavia, l’attenzione era rivolta alla gravità stessa. Scartando la formula di Newton e proponendo un approccio senza riferimenti universali ai sistemi fisici, cioè in modo non inerziale. Il postulato in cui si può sintetizzare questa teoria è semplice: la collocazione nel tempo e nello spazio di un dato fenomeno fisico dipende dal movimento compiuto dal suo osservatore. Cioè le variabili fino ad ora considerate universali e assolute, come il tempo e la lunghezza, non lo erano, ma variavano a seconda delle condizioni in cui venivano percepite.

Applicazioni della meccanica quantistica

La tecnologia attuale funziona su una scala realizzabile grazie agli effetti quantistici. Le applicazioni più importanti di questa teoria sono focalizzate su chimica quantistica, informatica quantistica, ottica quantistica, diodi emettitori di luce, amplificatori ottici e laser, magneti superconduttori, transistor e semiconduttori, imaging medico e ricerca come imaging a risonanza magnetica e microscopia elettronica, nonché quanto a spiegare i fenomeni biologici e fisici, la cui origine è nello stesso legame chimico, principalmente nella macromolecola del DNA.

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