Scienze che studiano la fisica quantistica

La meccanica quantistica è il ramo della fisica che descrive il comportamento della materia a livello di atomi e particelle subatomiche. Tutta la nostra esperienza del mondo coinvolge oggetti molto più grandi, quindi il modo in cui queste particelle si comportano spesso può sembrare strano o controintuitivo. Tuttavia, in termini della sua capacità di spiegare i fenomeni osservati e fare previsioni che possono essere verificate attraverso esperimento, la meccanica quantistica è una teoria di grande successo; Inoltre, gode ora di una varietà di applicazioni in più rami della scienza.

Fisica

Fisici, naturalmente, si applicano la meccanica quantistica per comprendere il comportamento della materia a livello microscopico. I fisici possono utilizzare la meccanica quantistica a pensare a come luce e materia interagiscono, ad esempio, o spiegare le proprietà dei superconduttori. I fisici delle particelle che lavorano con collisionatori come il Large Hadron Collider (LHC) fare uso della meccanica quantistica tutto il tempo, poiché il comportamento delle particelle subatomiche coinvolti in questi scontri è governato dalla meccanica quantistica. Molte invenzioni che riteniamo fondamentali alla vita moderna, il laser e il transistor, per citarne solo un paio, sono stati resi possibili dalla fisica quantistica.

Chimica

La tavola periodica esibisce molte tendenze che aiutano a prevedere le proprietà degli elementi; solo con l'aiuto della meccanica quantistica, tuttavia, potevano chimici capire perché la tavola periodica prevista quelle tendenze e spiegare loro. Chimici pensano il legame tra atomi e struttura molecolare in termini di meccanica quantistica e usarlo per i calcoli. Potreste aver visto immagini di potenziale elettrico o elpot diagrammi che mostrano come la densità dell'elettrone è distribuito su una molecola; i calcoli che producono queste immagini vengono eseguiti usando la teoria degli orbitali molecolari, che è un'estensione della meccanica quantistica applicata a molecole e ioni poliatomici.

Biologia

Gli esseri umani e tutti gli altri organismi sono sistemi di reazioni biochimiche e interazioni. Comprensione di come questi sistemi funzionano spesso comporta cercare risposte a livello molecolare..--capire quali enzimi catalizzano le reazioni, per esempio, o le vie biochimiche specifiche come operare. Di conseguenza, i biologi anche bisogno di capire la meccanica quantistica applicata alla chimica. Spesso, la fisica quantistica arreda anche biologia con strumenti utili. Il microscopio elettronico, per esempio, è stato reso possibile dalla realizzazione che gli elettroni si comportano come particelle, ma anche come onde, un'intuizione fondamentale dalla meccanica quantistica.

Cosmologia

La cosmologia è la branca della scienza che studia gli inizii dell'universo o tenta di comprendere l'universo nel suo complesso. Potrebbe sembrare controintuitivo che la meccanica quantistica avrebbe giocato alcun ruolo qui, perché la meccanica quantistica è in genere utilizzata per descrivere come la materia si comporta a livello microscopico, mentre relatività e fisica classica descrive come la materia si comporta a livello macro. Tuttavia, alcuni scienziati hanno tentato di applicare la meccanica quantistica per capire di più sui primi istanti dell'universo e la sua formazione, anche se queste teorie sono ancora molto un work in progress. Questo approccio è chiamato cosmologia quantistica.