Kvant

Quantum (av lat. quantum - "hur mycket") - en odelbar del av någon kvantitet inom fysiken ; det allmänna namnet för vissa delar av energi (energikvantum ) , rörelsemängd (vinkelmoment), dess projektion och andra kvantiteter som kännetecknar de fysikaliska egenskaperna hos mikro-(kvant)system . Konceptet bygger på idén om kvantmekanik att vissa fysiska storheter bara kan anta vissa värden (de säger att en fysisk kvantitet är kvantiserad). I vissa viktiga specialfall kan detta värde eller steget i dess förändring endast vara heltalsmultiplar av något fundamentalt värde [1] - och det senare kallas ett kvantum . Till exempel kan energin för monokromatisk elektromagnetisk strålning med vinkelfrekvens anta värdena , där är den reducerade Planck-konstanten och är ett heltal. I det här fallet har det betydelsen av energin i ett strålningskvantum (med andra ord en foton ), och - betydelsen av antalet dessa kvanta (fotoner). I en mening nära detta introducerades termen kvant först av Max Planck i hans klassiska verk från 1900, det första arbetet om kvantteori som lade sin grund. Ett helt nytt fysiskt koncept har utvecklats kring idén om kvantisering sedan tidigt 1900 -tal , vanligen kallad kvantfysik . $\omega$ $(N+1/2)\hbar \omega$ $\hbar$ $N$ $\hbar \omega$ $N$

Nuförtiden används adjektivet "kvantum" i namnet på ett antal områden inom fysiken ( kvantmekanik , kvantfältteori , kvantoptik , etc.). Termen kvantisering används ofta , vilket betyder konstruktionen av en kvantteori för ett visst system eller övergången från dess klassiska beskrivning till en kvant. Samma term används för att hänvisa till en situation där en fysisk storhet bara kan anta diskreta värden - till exempel säger de att energin hos en elektron i en atom är "kvantiserad".

Termen "kvantum" i sig har en ganska begränsad användning inom fysiken för närvarande. Ibland används det för att hänvisa till partiklar eller kvasipartiklar som motsvarar bosoniska interaktionsfält ( foton är ett kvant av ett elektromagnetiskt fält , en fonon är ett kvantum av fältet för ljudvågor i en kristall , en graviton är ett hypotetiskt kvantum av ett gravitationsfält , etc.), hänvisas sådana partiklar också till som "excitationskvanta" eller helt enkelt "excitationer" av motsvarande fält.

Dessutom, enligt traditionen, kallas "handlingens kvantum" ibland Plancks konstant . I modern mening kan detta namn ha betydelsen att Plancks konstant är en naturlig enhet för att mäta verkan och andra fysiska storheter av samma dimension (till exempel rörelsemängd ).

Vissa mängder

Kvantan för vissa fält har speciella namn:

foton - elektromagnetiska fältkvantum ;
gluon är ett kvantum av ett vektorfält ( gluon ) i kvantkromodynamik (ger stark interaktion );
graviton är ett hypotetiskt kvantum av gravitationsfältet ;
Higgs-bosonen är kvantumet för Higgsfältet ;
en fonon är ett kvantum av vibrationsrörelse hos en kristall.
kronon - ett hypotetiskt tidskvantum

Anteckningar

↑ Observera att detta inte alltid är fallet. Till exempel är energin i en väteatom kvantiserad: , där n är huvudkvanttalet . Men i det här fallet är det omöjligt att peka ut ett "kvantum", en heltalsmultipel som det skulle vara. $E_{n}=-{\frac {Z^{2}m_{e}e^{4}}{32{\pi }^{2}\varepsilon _{0}^{2}\hbar ^{2 ))}\cdot {\frac {1}{n^{2}}}$

Litteratur

Landau L.D., Lifshits E.M. Kvantmekanik (icke-relativistisk teori). - 6:e upplagan, reviderad. — M .: Fizmatlit , 2004 . — 800 s. - ("Teoretisk fysik", volym III). — ISBN 5-9221-0530-2 .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4176603-9 NDL : 00569863