partikkelatferd

Partikkelatferd er et begrep som beskriver hvordan partikler oppfører seg i ulike fysiske systemer, fra molekyler og atomer til subatomære partikler og større objekter. Det omfatter bevegelse, krefter og samspill mellom partikler, samt de mønstre disse kreftene gir i energi og temperatur.

I klassisk fysikk behandles partikler som små kuler som følger Newtons lover. I systemer med mange partikler kan kinetisk teori og termodynamikk forklare tetthet, temperatur og diffusjon, og i en ideell gasserasjon er kollisjoner elastiske og tilfeldig fordelt.

Diffusjon og Brownsk bevegelse beskriver tilfeldig vandring av partikler i væsker eller andre medier som følge av ujevne krefter fra omgivelsene. På mikroskopisk nivå gir slike bevegelsesmønstre innsikt i væskestrømning og blanding.

Kvantemekanikk fører til en annen beskrivelse av partikkelatferd. Partikler som elektroner eller fotoner oppfører seg delvis som partikler og delvis som bølger. Tilstanden beskrives av bølgefunksjoner og sannsynlighetsfordelinger for posisjon og momentum, og målinger gir kollaps av tilstanden i samsvar med Borns regel. Fenomener som interferens og tunneling er kjennetegn ved kvanteatferd.

Partikler som er indistinguishable følger spesielle statistikker: fermioner (for eksempel elektroner) følger Fermi-Dirac-statistikk, mens bosoner følger Bose-Einstein-statistikk. Principielle konsekvenser inkluderer struktur i atomer og kvantefenomener som superledning og kvante-Hall-effekter.

I praksis brukes forståelsen av partikkelatferd i materialvitenskap, kjemi, astrofysikk og teknologier som halvledere og nanomaterialer, og den er grunnlaget for moderne fysikk.