Kvantefysikk

Kvantefysikk er området innen fysikk som beskriver naturen på atomar og subatomær skala der klassiske ideer ofte ikke er tilstrekkelige. I kvantefysikk er energien og andre størrelse ikke alltid fast, men eksisterer som sannsynligheter og tilstander. Fenomener som bølgepartikkel-dualitet, superposisjon og sammenfiltring viser at partikler kan opptre som både partikler og bølger, at systemer kan være i flere tilstander samtidig, og at målingen påvirker tilstanden.

Prinsippene beskrives ved kvantemekanikkens rammeverk: energinivåer er kvantiserte; tilstander betegnes av bølgefunksjoner og beskrives i et Hilbert-rom; observables er representert ved operatorer; tiden utvikler tilstander via Schrödinger-ligningen; måling gir probabilistiske utfall. Usikkerhetsprinsippet sier at visse par av størrelser ikke kan kjennes med komplett presisjon samtidig.

Historisk ble kvantefysikk utviklet tidlig på 1900-tallet gjennom arbeider av Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, Heisenberg og Dirac. Viktige eksperimenter inkluderer fotoelektrisk effekt, dobbeltspalte og Stern-Gerlach-eksperimentet, som bekreftet kvantetilstander og spinn.

Anvendelser omfatter kvanteoptikk og kvantekjemi, kvantekryptografi, og utviklingen av kvantedatamaskiner og kvantekommunikasjon. Teoretisk utvidelse til kvantefeltteori beskriver partikler som excitations av felt og underbygger standardmodellen i partikkelfysikk. Kvantefysikk er grunnlaget for moderne teknologi som lasere og medisinsk bildediagnostikk, og fortsetter å forme forskning og teknologi.