вант - это что такое? ќпределение и значение дл€ науки


»сточник: автор: јнастаси€




 вант - это что такое? ќпределение и значение дл€ науки



 вант (от лат. quantum Ч Ђсколької) Ч неделима€ порци€ какой-либо величины в физике. ¬ основе пон€ти€ лежит представление квантовой механики о том, что некоторые физические величины могут принимать только определЄнные значени€ (говор€т, что физическа€ величина квантуетс€). ¬ некоторых важных частных случа€х эта величина или шаг еЄ изменени€ могут быть только целыми кратными некоторого фундаментального значени€ Ч и последнее называют квантом.

—ам же термин Ђквантї в насто€щее врем€ имеет в физике довольно ограниченное применение. »ногда его употребл€ют дл€ обозначени€ частиц или квазичастиц, соответствующих бозонным пол€м взаимодействи€ (фотон Ч квант электромагнитного пол€, фонон Ч квант пол€ звуковых волн в кристалле, гравитон Ч гипотетический квант гравитационного пол€ и т. д.), также о таких частицах говор€т как о Ђквантах возбуждени€ї или просто Ђвозбуждени€хї соответствующих полей.

 роме того, по традиции Ђквантом действи€ї иногда называют посто€нную ѕланка. ¬ современном понимании это название может иметь тот смысл, что посто€нна€ ѕланка €вл€етс€ естественной единицей измерени€ действи€ и других физических величин такой же размерности (например, момента импульса).

Ќекоторые кванты

- фотон Ч квант электромагнитного пол€;
- глюон Ч квант векторного (глюонного) пол€ в квантовой хромодинамике (обеспечивает сильное взаимодействие);
- гравитон Ч гипотетический квант гравитационного пол€;
- фонон Ч квант колебательного движени€ атомов кристалла.

«начение дл€ науки

ѕрежде всего, квант Ц это основа дл€ понимани€ природы света. ”ченые еще в семнадцатом веке довольно точно измерили скорость солнечных лучей, но объ€снить их по€вление или поглощение поверхност€ми были не в силах. ¬ы€снилось, что энерги€ электромагнитных волн с одинаковым приращением фазы по времени может принимать только значени€, кратные E= (N+1/2) ħω.
E Ц энерги€;
N Ц целое число;
ħ Ц редуцированна€ посто€нна ѕланка, h/2π; ω Ц углова€ частота, котора€ и представл€ет собой приращение фазы волны по времени. ѕриведенна€ выше формула обозначает, что энерги€ излучени€ ħω квантуетс€, то есть представл€ет собой набор конечных пакетов или фотонов.

 вант и матери€

ќбъ€снив природу света, люди пон€ли, что квант Ц это не только математическа€ шутка, но и огромные возможности. ѕозже ученые вы€снили, почему электроны в атомах могут находитьс€ только на определенных орбитах. Ёто потребовало введени€ принципа корпускул€рно-волнового дуализма дл€ элементарных частиц.
ѕереход электрона между двум€ орбитал€ми в атоме происходит всегда рывком. Ёто приводит к процессам, благодар€ которым испускаетс€ или поглощаетс€ световой квант. „то значит этот факт дл€ науки, по€сним чуть ниже. ¬ каждом типе атомов набор квантов перехода уникален. “о есть набор энергий, необходимый дл€ возбуждени€ электронов золота, не подходит платине. Ёто дает возможность определить, какой именно переход был совершен, и пон€ть, какой тип атома изучаетс€: водород или аргон, алюминий или магний.

- изучение состава и структуры новых материалов;
- улучшение свойств уже известных соединений;
- изучение процессов, происход€щих при взаимодействии разных типов материи.

„итатель и сам легко представит, что использовать такой метод можно во всех сферах человеческой де€тельности.

“ипы квантов

ѕомимо уже описанного фотона, бывают и другие типы квантов:
1. √люон Ц квант векторного пол€.
2. √равитон Ц квант гравитационного пол€ (предсказан теоретически, но пока его существование не доказано практически).
3. Ѕозон ’иггса Ц квант пол€ ’иггса.

Ѕольшой адронный коллайдер, который был построен в 2012 году, доказал: в его недрах родилс€ новый квант, бозон ’иггса. “аким образом, физики показали, почему глюоны и фотоны не обладают массой поко€.

Ћазер как следствие приручени€ квантов света

ѕон€в, как получаютс€ фотоны, ученые смогли Ђприручитьї их. ¬ результате по€вилс€ лазер Ц источник монохроматических электромагнитных волн. ѕри достаточно простых принципах, которые лежат в основании одновременной генерации фотонов одной длины волны (монохроматических), и простом строении самого устройства, возникали большие технические сложности.

ѕервой задачей было найти материал, в котором существовала бы инверсна€ заселенность электронов. ¬тора€ задача состо€ла в том, чтобы создать два зеркала на торцах рабочего кристалла. Ќо обе они давно решены, причем понимание того, что такое квант, Ц это первый шаг к получению таких сложных устройств.

¬ современном мире лазер используетс€ повсеместно. ≈го примен€ют как дл€ забавы (лазерна€ указка), так и дл€ серьезных целей (термо€дерна€ реакци€).



 лючевые слова:
квант
значение
фотон
гравитон
типы квантов
quantum
Ѕозон ’иггса
квант пол€ ’иггса
посто€нна€ ѕланка
электромагнитные волны
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

—ловарик робототехника


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.