Kvantti

Kvantti on pienin erillinen yksikkö, jolla tietty fysiikan suure voidaan ilmaista. Käytännössä suureen arvo voi muuttua vain kvanttien kokonaislukumäärien mukaan, eikä arvoa voi määrittää jatkuvasti. Esimerkkejä kvanteista ovat fotonit valon energiayksiköinä sekä fononit kiinteän aineen värähtelyjen kvantteina. Planckin vakio h määrittelee energian ja taajuuden välisen yhteyden; fotonin energia on E = hf.

Kvanttien käsite syntyi Planckin vuonna 1900 tekemistä tutkimuksista mustan kappaleen säteilyn selittämiseksi. Myöhemmin Einstein selitti valon sähköisen ilmiön kvanttina kuvaten, miten fotonit voivat irrottaa elektroneja aineesta. Näin kvanttimekaniikka kehittyi kuvaamaan mikromaailman ilmiöitä, joissa suurien arvojen ja käytännön mittausten tulokset ovat usein diskreettejä.

Kvantit esiintyvät lukuisissa ilmiöissä: fotonit ovat valon kvantteja, fononit ovat kvantteja kiinteän aineen äänivärähtämyille. Kvanttimekaniikka kuvaa ja ennustaa todennäköisyyksiä sekä ilmiöitä kuten superposition ja mittausten vaikutukset. Tämä teoria on perusta nykypäivän teknologioille, kuten puolijohteille, lasersäteilylle, magneettikuvaukselle (MRI) sekä kehittyville kvanttiteknologioille kuten kvanttitietokoneille. Kvantti-termiä käytetään yleisesti sekä tieteen että teknologian yhteydessä kuvaamaan näiden pienimpiä mahdollisia suureiden yksikköjä.