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.


Albert Einstein (1905)

Explicou o efeito fotoelétrico utilizando a ideia de Planck


Efeito Fotoelétrico - Conceito


Efeito Fotoelétrico - Problema


Efeito Fotoelétrico – Solução

Quantum de luz (fóton)

Dualidade Onda-Partícula

Problema: a luz apresenta propriedades de onda.


Ondas sofrem difração


Em uma difração com duas fendas ocorrem interferências.


A luz exibe padrão de interferência.


Partícula: pontual

Onda: espalhada

Não pode ser as duas coisas? Ou pode?


Louis De Broglie (1927)

Ideia das ondas de matéria


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


Experimento da dupla fenda para elétrons.


Começa com detecções pontuais (típico de partícula)


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


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


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


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?


Werner Heisenberg

Princípio da Incerteza

Niels Bohr Princípio da Complementaridade


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.


Interpretação de Copenhague

Antes Depois

Aceita a superposição como explicação do comportamento quântico.


Interpretação de Copenhague

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


Interpretação Determinista

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


Interpretação Idealista

A consciência é a causa da medida.

Filme: “Quem Somos Nós?”


Interpretação dos Muitos Mundos

Defendida por Hugh Everett

Há um universo para cada medida possível.


Interpretação dos Muitos Mundos

Efeitos e Aplicações da Física Quântica

Que tipos de consequências a teoria quântica traz?


Efeito de Tunelamento

Representação icônica de uma partícula subatômica


Efeito de Emaranhamento: Não-Localidade


Aplicação do Efeito de Emaranhamento: Teletransporte de informação.


Outras aplicações

Química Laser Eletrônica


Computação Quântica

Livros Básicos de Física Quântica

Extras

FIM

Education

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