O que é física quântica?

O QUE É FÍSICA QUÂNTICA?

O que é física quântica?

Física Quântica é a área da física relevante apenas em escalas muito pequenas.

Bem menores do que isso..

Pequenas a nível atômico e subatômico

Nível Atômico

Nosso mundo é constituído por matéria.

E essa matéria macroscópica pode ser dividida.

Pergunta: A matéria pode ser dividida infinitamente ou possuiria umaparte mínima?

Nível Atômico

Problema pensado desde a Grécia Antiga

Demócrito (460-370 a.C.)

Pensou o conceito de átomo (indivisível)

Nível Atômico

Problema pensado desde a Grécia Antiga

Aristóteles (384-322 a.C.)

Defendia que tudo podia ser dividido indefinidamente.

Nível Atômico

John Dalton (século XIX)

Retoma a noção de atomismo

Controvérsias sobre o atomismo duraram muitos séculos, até...

Quantização da Matéria

Joseph Thomson (século XX)

Descobriu o elétron

Modelo do pudim de passas

Nível Atômico

Ernst Rutherford (1911)

Modelo das órbitas

Nível Atômico

Niels Bohr (1913)

Modelo dos níveis de energia.

Quantização

A palavra “Quântica” provém de quantum (quantidade mínima)

Dinheiro é um exemplo de medidaquantizada.

Quantização da Energia

Max Planck (1899)

Propôs que a energia é irradiada em partes (quantizada) e dependendo dafrequência de radiação.

Quantização da Energia

Albert Einstein (1905)

Explicou o efeito fotoelétrico utilizando a ideia de Planck

Quantização da Energia

Efeito Fotoelétrico - Conceito

Quantização da Energia

Efeito Fotoelétrico - Problema

Quantização da Energia

Efeito Fotoelétrico – Solução

Quantum de luz (fóton)

Dualidade Onda-Partícula

Problema: a luz apresenta propriedades de onda.

Dualidade Onda-Partícula

Ondas sofrem difração

Dualidade Onda-Partícula

Em uma difração com duas fendas ocorrem interferências.

Dualidade Onda-Partícula

A luz exibe padrão de interferência.

Dualidade Onda-Partícula

Partícula: pontual

Onda: espalhada

Não pode ser as duas coisas? Ou pode?

Dualidade Onda-Partícula

Louis De Broglie (1927)

Ideia das ondas de matéria

Dualidade Onda-Partícula

Se uma onda pode ser partícula, uma partícula pode ser onda?

Dualidade Onda-Partícula

Experimento da dupla fenda para elétrons.

Dualidade Onda-Partícula

Começa com detecções pontuais (típico de partícula)

Dualidade Onda-Partícula

Mas apresenta padrão de interferência após um tempo (típico de onda)

Dualidade Onda-Partícula

Caso se tente saber o movimento do elétron no meio do caminho...

Dualidade Onda-Partícula

...o padrão de interferência se perde na detecção da tela.

Dualidade Onda-Partícula

Conclusão:

Parece que o elétron se comporta como onda antes de ser medido e como partícula após ser medido.

Antes de medir

Depois de medir

Problema da Medição

Por que a onda vira um único ponto quando medimos?

Em outras palavras...por que não podemos ter todas as informações?

Problema da Medição

Werner Heisenberg

Princípio da Incerteza

Niels Bohr Princípio da Complementaridade

Problema da Medição

Erwin Schrödinger

Princípio de Superposição

Antes da medição, consideramos todos os estados possíveis como válidos.

Depois da medição, um dos estados é definido aleatoriamente.

Tudo que podemos fazer é trabalhar com as probabilidades de detecção!

Interpretações da Teoria Quântica

Devido a essas estranhezas, a física quântica está sujeita a diversas interpretações.

Interpretações da Teoria Quântica

Interpretação de Copenhague

Antes Depois

Aceita a superposição como explicação do comportamento quântico.

Interpretações da Teoria Quântica

Interpretação de Copenhague

Mas...temos o problema do Gato de Schrödinger.

Interpretações da Teoria Quântica

Interpretação Determinista

“Deus não joga dados com o mundo” - Albert Einstein

Interpretações da Teoria Quântica

Interpretação Idealista

A consciência é a causa da medida.

Filme: “Quem Somos Nós?”

Interpretações da Teoria Quântica

Interpretação dos Muitos Mundos

Defendida por Hugh Everett

Há um universo para cada medida possível.

Interpretações da Teoria Quântica

Interpretação dos Muitos Mundos

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Que tipos de consequências a teoria quântica traz?

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Efeito de Tunelamento

Representação icônica de uma partícula subatômica

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Efeito de Emaranhamento: Não-Localidade

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Aplicação do Efeito de Emaranhamento: Teletransporte de informação.

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Outras aplicações

Química Laser Eletrônica

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Computação Quântica

Livros Básicos de Física Quântica

Extras

FIM