Quantum - Quantum

Na física , um quantum (plural quanta ) é a quantidade mínima de qualquer entidade física ( propriedade física ) envolvida em uma interação . A noção fundamental de que uma propriedade física pode ser "quantizada" é chamada de "hipótese de quantização ". Isso significa que a magnitude da propriedade física pode assumir apenas valores discretos consistindo em múltiplos inteiros de um quantum.

Por exemplo, um fóton é um único quantum de luz (ou de qualquer outra forma de radiação eletromagnética ). Da mesma forma, a energia de um elétron ligado a um átomo é quantizada e pode existir apenas em certos valores discretos. (Os átomos e a matéria em geral são estáveis ​​porque os elétrons podem existir apenas em níveis discretos de energia dentro de um átomo.) A quantização é um dos fundamentos da física muito mais ampla da mecânica quântica . A quantização da energia e sua influência sobre como a energia e a matéria interagem ( eletrodinâmica quântica ) é parte da estrutura fundamental para a compreensão e descrição da natureza.

Etimologia e descoberta

A palavra quantum é o neutro singular do adjetivo interrogativo latino quantus , que significa "quanto". "Quanta", o plural neutro, abreviação de "quanta de eletricidade" (elétrons), foi usado em um artigo de 1902 sobre o efeito fotoelétrico por Philipp Lenard , que creditou Hermann von Helmholtz por usar a palavra na área de eletricidade. No entanto, a palavra quantum em geral era bem conhecida antes de 1900, por exemplo, quantum foi usada em EA Poe's Loss of Breath . Era freqüentemente usado por médicos , como no termo quantum satis . Tanto Helmholtz quanto Julius von Mayer eram médicos e também físicos. Helmholtz usou quantum com referência ao calor em seu artigo sobre o trabalho de Mayer, e a palavra quantum pode ser encontrada na formulação da primeira lei da termodinâmica por Mayer em sua carta datada de 24 de julho de 1841.

Em 1901, Max Planck usou quanta para significar "quanta de matéria e eletricidade", gás e calor. Em 1905, em resposta ao trabalho de Planck e ao trabalho experimental de Lenard (que explicou seus resultados usando o termo quanta de eletricidade ), Albert Einstein sugeriu que a radiação existia em pacotes espacialmente localizados que ele chamou de "quanta de luz" ("Lichtquanta" )

O conceito de quantização da radiação foi descoberto em 1900 por Max Planck , que vinha tentando entender a emissão de radiação de objetos aquecidos, conhecida como radiação de corpo negro . Ao assumir que a energia pode ser absorvida ou liberada apenas em pacotes minúsculos, diferenciais e discretos (que ele chamou de "feixes" ou "elementos de energia"), Planck considerou certos objetos que mudam de cor quando aquecidos. Em 14 de dezembro de 1900, Planck relatou suas descobertas à Sociedade Física Alemã e apresentou a ideia de quantização pela primeira vez como parte de sua pesquisa sobre radiação de corpo negro. Como resultado de seus experimentos, Planck deduziu o valor numérico de h , conhecido como a constante de Planck , e relatou valores mais precisos para a unidade de carga elétrica e o número de Avogadro-Loschmidt , o número de moléculas reais em um mol , para o Sociedade Alemã de Física. Depois que sua teoria foi validada, Planck recebeu o Prêmio Nobel de Física por sua descoberta em 1918.

Quantização

Embora a quantização tenha sido descoberta pela primeira vez na radiação eletromagnética, ela descreve um aspecto fundamental da energia não apenas restrito aos fótons. Na tentativa de harmonizar a teoria com o experimento, Max Planck postulou que a energia eletromagnética é absorvida ou emitida em pacotes discretos, ou quanta.

Veja também

Referências

Leitura adicional

• B. Hoffmann, The Strange Story of the Quantum , Pelican 1963.
• Lucrécio , Sobre a Natureza do Universo , trad. do latim por RE Latham , Penguin Books Ltd., Harmondsworth 1951.
• J. Mehra e H. Rechenberg, The Historical Development of Quantum Theory , Vol.1, Parte 1, Springer-Verlag, New York 1982.
• M. Planck, A Survey of Physical Theory , trad. por R. Jones e DH Williams, Methuen & Co., Ltd., Londres 1925 (edições Dover 1960 e 1993) incluindo a palestra do Nobel.
• Rodney, Brooks (2011) Fields of Color: A teoria que escapou a Einstein . Allegra Print & Imaging.