Física quântica, chamada ainda de mecânica quântica, é um ramo da física. Ela foca em estudar como partículas subatômicas, como átomos e elétrons, que são sistemas físicas de menor dimensão, se comportam.
Através da física quântica se pôde entender muitos dos fenômenos do universo, mas ela também é importante para o funcionamento de uma ampla quantidade de elementos pertencentes ao mundo moderno, tais como tratamentos médicos para doenças como o câncer, os dispositivos eletrônicos e mais.
Mas dentre os usos mais conhecidos para ela estão os voltados para compreender os mecanismos da produção de raios-x, de decaimentos radioativos, o modelo padrão da Física de partículas, sobre as propriedades elétricas de semicondutores e outros.
A mecânica quântica surge como algo essencial, pois seria um campo da física exclusivo para o estudo de estruturas invisíveis a olho nu, além do que as partículas subatômicas demonstravam inconsistência quando eram estudadas apenas com base na teoria de Newton. Mesmo essa teoria conseguindo explicar boa parte dos movimentos e fenômenos aplicados aos corpos celestes, não é capaz de relatar sobre eventos os eventos e comportamentos sem estabilidade de dos corpos microscópicos na natureza.
Sua origem
A física quântica teve a sua origem no início do século XX sendo uma resposta para as limitações da física clássica em explicar fenômenos subatômicos.
O marco inicial teria sido a proposta da teoria dos quanta apresentada por Max Planck, no ano de 1900, depois de estudar a radiação do corpo negro. Planck sugere ali que a energia é quantizada, em outras palavras, que ela acontece em pequenas unidades nomeadas de “quanta” (fótons). Planck é tido como o pai da chamada física quântica.
Por três anos antes disso ele trabalhou em experimentos a fim de tentar provar a inexistência dos átomos. Porém ele não chegou a resultados bons com isso. E depois ele deixou de lado isso, mas usaria tais partículas para solucionar problemas na física que até aquele momento ele também estava lutando contra. E assim ele foi capaz de explicar, com os resultados obtidos, que há a absorção (ou irradiação) da energia do universo pelos átomos em certas quantidades.
Contudo, não houve uma boa aceitação da interpretação de Planck para a radiação de corpo negro, contudo, anos mais tarde, Albert Einstein usaria o mesmo argumento e conseguiria sucesso explicando sobre o efeito fotoelétrico.
Em seguida, em 1905, Albert Einstein propôs o efeito fotoelétrico, explicando como a luz se comporta como partículas discretas de energia, chamadas fótons, em vez de uma onda contínua. Estes conceitos revolucionaram a compreensão da natureza dual da luz.
Einstein publicou quatro artigos cruciais para a física e que ainda moldaram a ciência moderna. E ali os seus estudos sobre a luz destacaram-se.
Antes das descobertas, dele, a luz era caracterizada como uma onda. No entanto, Einstein mostraria que ela se tratara de partículas minúsculas conhecidas como fótons, que mostravam características de ondas. Isso teve um papel fundamental em como se compreende a luz hoje, sendo ao mesmo tempo onda e partícula.
Quando percebeu que os fótons tinham energia, segundo os princípios de Planck, Einstein gerou força para a essencialidade desse novo campo da física, que era a física quântica. Porém existiam ainda inconsistências nas teorias de Planck e Einstein, o que fez ser necessário que houvesse a intervenção de outro cientista para a sua reconciliação.
Esses estudos ainda foram importantes mais tarde para as forças fundamentais, a Interação eletromagnética, interação fraca, interação forte, gravitação quântica e outras.
Teoria quântica dos campos
A mistura da mecânica quântica com a teoria da relatividade especial deu origem à Teoria Quântica dos Campos (TQC), que leva em conta que as partículas seriam manifestações excitativas em um campo que transpõe o espaço-tempo. Em sua denominação mais antiga, ela é nomeada como a segunda quantização, pois faz a quantização dos campos, enquanto que a mecânica quântica somente realiza a quantização da matéria.
Números quânticos
Chamam-se de números quânticos ao conjunto de valores usados para descrever a energia de orbitais atômicos e as propriedades delas.
Os orbitais se trata de regiões em que os elétrons possuem probabilidade de serem encontrados ao redor do núcleo. E existem três números quânticos principais definindo um orbital:
- O número principal aponta a energia total e o tamanho de um orbital;
- O secundário explique sobre a sua forma e momento angular;
- Já o número magnético realiza a diferenciação das orbitais na mesma subcamada e aponta a orientação do elétron.
Mas há ainda um quarto número, o spin, que é particular para cada elétron e relata sobre a sua rotação ao redor do seu próprio eixo.
Esses números quânticos são importantes para o entendimento da estrutura eletrônica dos átomos e para prever seu comportamento químico.
Computação quântica
Dá-se o nome de computação quântica para a ciência voltada para o estudo das aplicações tanto de teorias quanto das propriedades da mecânica quântica para a ciência da computação.
E assim ela volta-se ao desenvolvimento do chamado de computador quântico, ajudando a solucionar problemas que seriam complexos demais para que computadores tradicionais pudesse solucionar.
SOUSA, Priscila. (27 de Março de 2024). Física quântica - O que é, conceito, origem e teoria. Conceito.de. https://conceito.de/fisica-quantica