Kvantittuneet

Kvantittuneet on suomenkielinen adjektiivi, jota käytetään kuvaamaan ilmiötä, jossa fysikaaliset suureet voivat ottaa vain erillisiä, diskreettejä arvoja. Kvanttisuus on keskeinen käsite kvanttimekaniikassa ja se eroaa perinteisestä, jatkuvuuteen perustuvasta mallista.

Yleisimmät esimerkit liittyvät energiaan ja liikkeeseen. Elektronin energia atomissa on kvantisoitu, ja tilat merkitään kvanttiluvuilla (esim. n, l, m_l, m_s). Fotonin energia nousee tai laskee vain tietyin askelin, joiden energian suuruus on E = hf. Orbitalin ja spinin kvantitatiiviset arvot määräävät elektronin magneettisen ja pyörimismomentin suuruudet: L = sqrt(l(l+1))ħ ja spin- kvanttiluvut m_s sekä mahdolliset m_l-arvot. Myös kirjanpidossa kohdataan kvantittuneet tilat muissa järjestelmissä, kuten kristalleissa esiintyvät phononit.

Tärkeä esimerkki on mustan kappaleen säteily, jonka kvantittuminen selitti Planckin kohdalla havaittuja spektriviivoja. Tietoyhteydessä kvantittuminen ilmenee muun muassa sähkön ja lämpötilan toiminnassa, sekä materiaalien ominaisuuksien kuten johtavuuden kvantisoitumisessa viidatel. Kvanttitilat ovat keskeisiä myös modernissa teknologisessa kontekstissa, kuten kvanttioptisissa laitteissa, kvanttilaskennassa ja tarkassa spektroskopiassa.

Historian merkittävimmät virstanpylväät ovat Planckin 1900-luvun alkuperäiset hypoteesit energiakvantteista ja Bohrin atomimalli vuonna 1913, joita seurasi kvanttimekaniikan kehittyminen 1920-luvulla. Kvantittuminen on siten perusta sekä teoreettiselle ymmärrykselle että monille sovelluksille nykyaikaisessa fysiikassa.