משתמש:דודס/ארגז חול/ענק

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

עקרונותיה הכלליים של פיזיקת הקוונטים הם: האנרגיה לא יכולה לבא בכל רמה שהיא, אלא ב"חלקיקים" - קוונטים. באנרגיה האלקטרו מגנטית, חלקיקים אלו נקראים פוטונים והאנרגיה שלהם מחושבת לפי הנוסחה: E=hu, כשu מבטא את אורך הגל, וh הוא קבוע פלנק(בערך 10-34*6.6 ג'ול שניה). בדומה לפוטונים, קימים "חלקיקי אנרגיה" אחרים, גרביטונים - חלקיקים הנושאים את כוחות הכבידה, גלואונים - הנושאים את הכח הגרעיני החזק, ובוזונים וקטוריים מאסיביים, נושאי ה הכח הגרעיני החלש, הנחלקים לשלושה סוגים:+w - ,w וz0.

גם החומר הוא דואלי, ויש לו תכונות של גל. אורך הגל שווה לקבוע פלנק מחולק בתנע הגוף(מאסה כפול מהירות), כך שלמעשה בעצמים גדולים אי אפשר להבחין בגל, אך באלקטרונים וכדומה אורך הגל משמעותי ביותר. מדואליות זו, נובעת התנהגותם של אלקטרונים המתאבכים עם אלקטרונים אחרים, ואף עם עצמם (ניסוי שני הסדקים). כן נובע מכך שהאלקטרונים יכולים לנוע סביב הפרוטון רק במסלולים שיכול להכנס בהם גל שלם, כשההפרש בין מסלול למסלול הוא בשיעור אנרגיה של קוונט אחד. כמו כן הם יכולים לנוע רק בכיוונים מוגדרים: או במסלול אנכי ("סביב הקטבים"), או במסלול אופקי ("סביב קו המשווה") ימינה או שמאלה. חלוקה זו משנה את רמת האנרגיה המגנטית של האטום, ואפשר גם לפצל סילון של אטומים לשלושה, ע"י שדה מגנטי אסימטרי לפי רמת האנרגיה שלהם.

עקרון אי הוודאותקובע כי יש זוגות משתנים שאי אפשר לקבוע במדויק את שניהם יחד. זוג כזה הם המיקום והתנע. ככל שתקבע יותר במדוייק את מקום הגוף, כך תפחת מידת הדיוק במדידת מהירותו. לפי עיקרון זה, המקום של חלקיק הוא לא מדויק אלא פונקציית גל המתארת את הסבירות באשר למיקומו. פונקציית גל זו מתבטאת ע"י משוואת שרדינגר. עיקרון זה נובע בין היתר מאפקט הצפיין, המראה שהמדידה היא בעצם אופרטור הפועל על העצם הנמדד ומשנה את תכונותיו, כך שכדי לנבא את התנהגותו, עלינו לקחת בחשבון גם את המדידות עצמן. מעיקרון זה נובע גם עקרון האיסור של פאוליהאוסר על חלקיקים זהים להיות באותו מקום שכן אז אי אפשר יהיה להבדיל ביניהם.

מהשוואה בין פיסיקת הקוונטים לתורת היחסות, שערך הפיזיקאי דיראק, נובע שלאלקטרון יש ספין - סיבוב, מה שמאפשר חלוקה של האלקטרונים לשני סוגים, שקיטובם שונה אחד מהשני ב180 מעלות. זה מסביר את האפשרות שיהיו שני אלקטרונים במסלול אחד, למרות עקרון האיסור, כשהם בעלי קיטוב שונה. גם הפוטונים בעלי קיטוב וניתנים לפיצול: קיטוב מעלה-מטה, וקיטוב ימינה-שמאלה. מה שמסביר את תופעת קיטוב האור הידועה כבר מהמאה ה17. מעיקרון האיסור נובע מספר האלקטרונים האפשרי בכל מסלול סביב הפרוטון, מה שקובע את תכונות החומר ומסביר את טבלת היסודות של מנדלייב. אטום שהמסלולים סביבו מלאים, הוא יסוד אציל, האלקטרונים שלו קשורים אליו היטב ואין בו מקום לאלקטרונים הנוספים לו בריאקציה כימית. כשיש אלקטרון בודד במסלול, האטום נוטה לתת אותו בקלות בריאקציה. כשכל המסלולים מלאים, וחסר אלקטרון אחד, היסוד מנסה להשיג עוד אלקטרון אחד ולהתרכב עם יסוד אחר בתרכובת שתהיה יציבה מאד.