I fysikk er kvantumet (fra latinsk kvantum som betyr mengde ) den diskrete og udelelige elementære kvantumet av en viss størrelse . I forlengelsen brukes begrepet noen ganger som et synonym for en elementær partikkel assosiert med et kraftfelt . [1]
Ideen om kvantumet ble først formulert i 1900 av Max Planck for å løse problemet med det svarte kroppsspekteret og ble deretter gjenopptatt i en mer fundamental form i fysisk forstand i 1905 av Albert Einstein for beskrivelsen av den fotoelektriske effekten . Konseptet om det som senere ble det grunnleggende elementet i kvantemekanikken .
Mot slutten av det nittende århundre uttalte John Rayleigh at strålingsstrømmen til en varm kropp er proporsjonal med dens absolutte temperatur og omvendt proporsjonal med kvadratet på bølgelengden til strålingen . Egnede målinger viste imidlertid at denne teorien ikke var eksakt, bortsett fra bølgelengder som spenner fra infrarød til grønn; fra blått er opplevelsen i motsetning til de teoretiske verdiene. Paul Ehrenfest kalte dette en ultrafiolett katastrofe . For å løse problemet, kjent som "den svarte kroppen ", foreslo Max Planck i 1900 at vibrasjonene forårsaket av varmen til en kropp skulle deles i henhold til en lov bestemt av en konstant som tok navnet hans, eller handlingskvante . Han ble, som andre fysikere, destabilisert av sin teori og prøvde i lang tid å bevare resultatet sitt ved å undertrykke kvantumet, for til slutt å innrømme det. Kvanteteori var utgangspunktet for kvantemekanikken, sammen med relativitetsteorien en av de to store fysiske teoriene fra det tjuende århundre .
Kvantemekanikk ble formulert av Bohr , de Broglie , Heisenberg , Pauli , Schrödinger , Dirac . Mens i klassisk mekanikk og elektromagnetisme kan alle mengdene anta et kontinuerlig sett med verdier , gir kvantemekanikk bare et diskret sett med verdier, multipler av en grunnleggende verdi som ikke kan dekomponeres ytterligere: kvantumet . Et av de første eksemplene som ble studert, som har sin opprinnelse i Bohrs atommodell , var kvantisering av energi, dvs. det faktum at elektronene til et atom bare kan finnes i visse energinivåer .
«Det er ingen bølger i dette spillet. Ligningen spillet adlyder er en bølgeligning , men det er ingen bølger noe sted. (Dette er et av paradoksene til kvantemekanikk .) Og det er heller ingen partikler . I stedet er det quanta , det tredje alternativet." |
( David Finkelstein ) |
Konseptet om det som senere ble generalisert i kvantefeltteorien , hvor kvantumet sees på som en elementær partikkel assosiert med et kraftfelt . For eksempel, i henhold til kvanteelektrodynamikk, er fotoner kvantene til det elektromagnetiske feltet , som utveksles mellom ladede partikler som tillater elektromagnetisk interaksjon .