Sejarah mekanika kuantum

Sejarah mekanika kuantum karena ini sejarah interlaces dengan kimia kuantum pada dasarnya dimulai dengan 1838 penemuan sinar katoda oleh Michael Faraday, selama musim dingin 1859-1860 pernyataan dari radiasi benda hitam masalah oleh Gustav Kirchhoff, maka saran 1877 oleh Ludwig Boltzmann bahwa menyatakan energi dari sebuah sistem fisik dapat terpisah, dan tahun 1900 hipotesis kuantum oleh Max Planck bahwa setiap sistem atom memancarkan energi secara teoritis dapat dibagi menjadi beberapa diskrit 'unsur-unsur energi' ε (epsilon) sedemikian rupa sehingga masing-masing elemen energi tersebut adalah sebanding dengan frekuensi ν yang mereka masing-masing individu memancarkan energi, sebagaimana didefinisikan oleh rumus berikut:

di mana h adalah nilai numerik yang disebut konstanta Planck. Kemudian, pada tahun 1905, untuk menjelaskan efek fotolistrik (1839), yaitu cahaya yang bersinar pada bahan-bahan tertentu dapat berfungsi untuk mengeluarkan elektron dari material, Albert Einstein mendalilkan, didasarkan pada hipotesis kuantum Planck, bahwa cahaya itu sendiri terdiri dari partikel kuantum individu, yang kemudian kemudian disebut foton (1926). Ungkapan "mekanika kuantum" pertama kali digunakan pada Max Born 's 1924 kertas "Zur Quantenmechanik". Di tahun-tahun untuk mengikuti, dasar teoretis ini perlahan mulai diterapkan pada struktur kimia, reaktivitas, dan ikatan. Lihat juga mekanika kuantum Urutan waktu.

Sekilas

Singkatnya, pada tahun 1900, fisikawan Jerman Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi terkuantisasi, dalam rangka untuk memperoleh rumus untuk frekuensi yang diamati ketergantungan dari energi yang dipancarkan oleh suatu benda hitam. Pada tahun 1905, Einstein menjelaskan efek fotolistrik oleh mendalilkan bahwa cahaya, atau lebih umum semua radiasi elektromagnetik, dapat dibagi ke dalam jumlah terbatas "kuanta energi" yang terlokalisasi titik dalam ruang. Dari pengenalan bagian dari kertas kuantum Maret 1905, "Pada pandangan heuristik mengenai emisi dan transformasi cahaya", Einstein menyatakan:
Menurut asumsi harus dipikirkan di sini, ketika sebuah sinar cahaya menyebar dari suatu titik, energi tidak didistribusikan terus menerus dalam ruang semakin meningkat, tetapi terdiri dari jumlah terbatas kuanta energi yang terlokalisasi di titik-titik di ruang angkasa, bergerak tanpa membagi, dan dapat diserap atau yang dihasilkan hanya sebagai keseluruhan.

Pernyataan ini telah disebut kalimat yang paling revolusioner yang ditulis oleh seorang fisikawan dari abad kedua puluh. [1] kuanta energi ini kemudian kemudian disebut "foton", sebuah istilah yang diperkenalkan oleh Gilbert N. Lewis pada tahun 1926. Ide bahwa setiap foton harus terdiri dari energi dalam bentuk kuanta prestasi yang luar biasa; secara efektif memecahkan masalah radiasi benda hitam mencapai energi tak terbatas, yang terjadi dalam teori jika cahaya itu harus dijelaskan hanya dalam bentuk gelombang. Pada tahun 1913, Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi, dalam kertas Juli 1913 Pada Konstitusi Atom dan Molekul.

Teori-teori ini, meskipun sukses, itu sangat fenomenologis: selama ini, tidak ada pembenaran untuk kuantisasi ketat, selain, mungkin, dari Henri Poincaré 's diskusi tentang teori Planck dalam kertas 1912 Sur la Theorie des kuanta. [2] [3 ] Mereka secara kolektif dikenal sebagai teori kuantum lama.

Ungkapan "fisika kuantum" pertama kali digunakan dalam Johnston Universe Planck dalam cahaya Fisika Modern (1931).

Pada tahun 1924, fisikawan Perancis Louis de Broglie mengemukakan teorinya tentang gelombang materi dengan menyatakan bahwa partikel dapat menunjukkan karakteristik gelombang dan sebaliknya. Teori ini untuk satu partikel dan berasal dari teori relativitas khusus. Membangun pendekatan de Broglie, mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika fisikawan Jerman Werner Heisenberg dan Max Born mengembangkan mekanika matriks dan fisikawan Austria Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan non-relativistik persamaan Schrödinger sebagai pendekatan untuk kasus generalised teori de Broglie. [4] Schrödinger kemudian menunjukkan bahwa kedua pendekatan itu sama saja.

Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastian pada tahun 1927, dan interpretasi Kopenhagen mulai terbentuk pada waktu yang hampir bersamaan. Mulai sekitar tahun 1927, Paul Dirac memulai proses menyatukan mekanika kuantum dengan relativitas khusus oleh mengusulkan persamaan Dirac untuk elektron. Para persamaan Dirac mencapai deskripsi yang relativistik fungsi gelombang dari sebuah elektron yang gagal memperoleh Schrödinger. Ini memperkirakan spin elektron dan dipimpin Dirac memprediksi keberadaan positron. Dia juga memelopori penggunaan teori operator, termasuk yang berpengaruh notasi bra-ket, seperti dijelaskan dalam buku 1930-nya yang terkenal. Selama periode yang sama, Hungaria polymath John von Neumann merumuskan dasar matematika ketat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator linear pada ruang Hilbert, seperti yang dijelaskan dalam buku teks 1932 juga terkenal. Ini, seperti banyak karya-karya lain dari masa berdirinya masih berdiri, dan tetap banyak digunakan.

Bidang kimia kuantum yang dipelopori oleh fisikawan Walter Heitler dan Fritz London, yang mempublikasikan studi tentang ikatan kovalen dari molekul hidrogen pada tahun 1927. Kimia kuantum kemudian dikembangkan oleh sejumlah besar pekerja, termasuk kimiawan teoretis Amerika Linus Pauling di Caltech, dan John C. Slater ke dalam berbagai teori seperti teori orbital molekul atau Valence Theory.

Mulai tahun 1927, usaha dilakukan untuk menerapkan mekanika kuantum ke lapangan daripada satu partikel, yang menghasilkan apa yang dikenal sebagai teori medan kuantum. Awal pekerja di daerah ini termasuk Dirac PAM, W. Pauli, V. Weisskopf, dan P. Yordania. Wilayah penelitian ini memuncak dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh RP Feynman, F. Dyson, J. Schwinger, dan SI Tomonaga selama 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, positron, dan medan elektromagnetik, dan menjabat sebagai model peran untuk teori medan kuantum berikutnya. Teori kuantum chromodinamika dirumuskan dimulai pada awal 1960-an. Teori seperti yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Politzer, Gross dan Wilczek pada tahun 1975. Bangunan pada karya perintis Schwinger, Higgs dan Goldstone, para ahli fisika Glashow, Weinberg dan Salam menunjukan secara independen bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu kekuatan electroweak, yang tahun 1979 mereka menerima Penghargaan Nobel dalam Fisika.

sumber, wikiped*a