O física contemporânea É o que se desenvolve ao longo da contemporaneidade, entre a Revolução Francesa e a atualidade, ou seja, do século XVIII à atualidade. Dessa forma, a física moderna e as teorias mais recentes sobre partículas e cosmologia são consideradas parte da física contemporânea..
As conhecidas leis da mecânica e da gravitação universal de Isaac Newton, bem como as leis do movimento planetário formuladas por Johannes Kepler, são consideradas parte da física clássica, já que datam do século XVII e não fazem parte da física contemporânea.
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Formalmente, o estudo da Física inclui fenômenos naturais, como a mudança no estado de movimento dos corpos, as propriedades características da matéria, seus componentes fundamentais e as interações entre eles..
Claro, desde que essas mudanças não envolvam a formação de novas substâncias ou processos biológicos. Essa definição é válida tanto para a física clássica quanto para a contemporânea..
Agora vamos nos concentrar nas principais descobertas e teorias físicas desenvolvidas desde a Revolução Francesa até os dias atuais, brevemente e em ordem mais ou menos cronológica:
-A eletricidade foi redescoberta e o modelo eletrostático de força, magnetismo e teoria eletromagnética foram criados..
-Surgiram os conceitos de energia potencial e energia cinética, bem como de campo.
-Foram estabelecidas as leis de conservação de energia, matéria e carga elétrica.
-A teoria ondulatória da luz apareceu e pela primeira vez houve uma medição precisa da velocidade da luz. As interações da luz com os campos elétricos e magnéticos também foram estudadas..
-Com a Revolução Industrial, veio o surgimento da Termodinâmica. Foi enunciada a segunda lei da termodinâmica e posteriormente o conceito de entropia, também a teoria cinética dos gases, a mecânica estatística e a equação de Boltzmann..
-A lei da radiação dos corpos (lei de Stefan) e a lei do deslocamento do comprimento de onda emitido por um corpo quente em função de sua temperatura (lei de Wien) foram descobertas.
-Surgem ondas eletromagnéticas, teoricamente previstas, além dos raios X, da radioatividade natural e do elétron, tudo isso no final do século XIX..
Nessa época, as teorias clássicas viviam um período de crise, pois muitos dos fenômenos descobertos no século 19 não podiam ser explicados com essas teorias. Então foi necessário desenvolver uma nova física, conhecida como a física moderna, que entende fundamentalmente a mecânica quântica e a teoria da relatividade.
A física moderna começou em 1900 com a descoberta do lei de radiação de corpo negro de Max Planck, em que o conceito de quanta energia na interação da radiação com a matéria.
Nesse período, foram desenvolvidos modelos atômicos nos quais o átomo parece ser composto de partículas menores do que o próprio átomo. Estes são elétrons, prótons e nêutrons.
No início do século 20, Ernest Rutherford descobriu o núcleo atômico e fez um modelo atômico com um núcleo central positivo e maciço, rodeado por partículas de luz com carga negativa. Porém. este modelo foi deixado de lado em pouco tempo, em favor de modelos mais ajustados às novas descobertas..
Albert Einstein propôs em 1905 que os quanta luminosos, chamados fótons, eles eram a única maneira de explicar o efeito fotoelétrico. Um fóton é o menor feixe de energia luminosa, que depende de sua frequência.
A teoria da relatividade especial, a criação mais conhecida de Einstein, afirma que o tempo e a massa são quantidades físicas que dependem do referencial..
Desta forma, foi necessário implementar correções relativísticas às leis clássicas do movimento..
Por outro lado, a teoria geral da relatividade de Albert Einstein estabelece que a gravidade não é uma força, mas sim uma consequência da curvatura do espaço-tempo, produzida por corpos com massa como o Sol e os planetas. Isso explicaria a precessão do periélio de Mercúrio e prevê a curvatura da luz..
A curvatura da luz por um corpo maciço como o Sol foi comprovada sem sombra de dúvida. Este fenômeno é o que produz as lentes gravitacionais.
Assim, os cientistas começaram a pensar em teorias de unificação, nas quais a gravidade e o eletromagnetismo são manifestações de espaços distorcidos de mais de quatro dimensões, como a teoria de Kaluza-Klein..
A possibilidade teórica de um universo em expansão surgiu então, graças aos trabalhos de Alexander Friedman baseados na teoria geral da relatividade, fato que foi posteriormente confirmado..
Os buracos negros apareceram como soluções para as equações de Einstein. O físico hindu Chandrasekhar definiu o limite para o colapso estelar para gerar um buraco negro.
Uma descoberta importante foi o efeito Compton, que estabelece que os fótons, apesar de não terem massa, têm momento proporcional ao inverso de seu comprimento de onda. A constante de proporcionalidade é Constante de Planck.
Com o advento da mecânica quântica, a dualidade onda-partícula também é estabelecida. A teoria previa a existência de antimatéria, que de fato foi descoberta. O nêutron também apareceu e com ele um novo modelo atômico: o modelo da mecânica quântica.
Uma contribuição importante é a de rodar, uma propriedade das partículas subatômicas capaz, entre outras coisas, de explicar os efeitos magnéticos.
Este ramo da física contemporânea surge quando os processos nucleares de fissão e fusão são descobertos. O primeiro levou à bomba atômica e à energia nuclear, o segundo explica a produção de energia pelas estrelas, mas também levou à bomba H.
Na busca pela fusão nuclear controlada, descobriu-se que o próton e o nêutron possuem estruturas internas: quarks, constituintes fundamentais de prótons e nêutrons.
Desde então, quarks e elétrons foram considerados partículas fundamentais, mas novas partículas fundamentais também surgiram: o múon, o píon, o tau leptão e os neutrinos..
A primeira metade do século 20 culmina com importantes contribuições da física contemporânea:
-Supercondutividade e superfluidez
-O maser e o laser.
-Imagem de ressonância magnética de núcleos atômicos, uma descoberta que dá origem aos sistemas de diagnóstico não invasivos de hoje.
-Principais desenvolvimentos teóricos, como eletrodinâmica quântica e diagramas de Feynman para explicar as interações fundamentais.
Esta teoria explica a supercondutividade, que afirma que os elétrons, que são partículas fermiônica, interagir com a rede cristalina de tal forma que os pares eletrônicos sejam formados com o comportamento do bóson.
Isso dá origem ao conceito de emaranhamento quântico e suas possíveis aplicações em computação quântica. Além disso, são propostos teletransporte quântico e criptografia quântica, dos quais as primeiras implementações experimentais já foram realizadas..
A descoberta de quarks foi seguida pela criação de modelo padrão de partículas elementais, com mais dois membros: os bósons W e Z.
Foram observadas anomalias na velocidade de rotação das estrelas em torno do centro das galáxias, por isso Vera Rubin propõe a existência de matéria escura como uma possível explicação..
Aliás, há evidências importantes da matéria escura, devido à descoberta de lentes gravitacionais sem massa visível que explica a curvatura da luz..
Outra importante área de estudo é a entropia do buraco negro e a radiação Hawking..
A expansão acelerada do universo também foi confirmada e acredita-se que a energia escura seja a responsável..
O século 21 começou com a produção experimental de um plasma quark-gluon e a descoberta do neutrino Tau..
Observações precisas da radiação cósmica de fundo também foram feitas, lançando luz sobre as primeiras teorias de formação do universo..
Uma descoberta muito comentada é a do bóson de Higgs, partícula responsável pela massa das diferentes partículas fundamentais, sustentando o modelo padrão de partículas..
Detectadas em 2015, as ondas gravitacionais foram previstas na primeira metade do século 20 por Albert Einstein. Eles são o resultado da colisão entre dois buracos negros supermassivos.
Em 2019, foi obtida pela primeira vez a imagem de um buraco negro, mais uma das previsões da teoria da relatividade.
Entre os ramos da física contemporânea atual estão:
1.- Física de partículas
2.- Física do Plasma
3.- Computação quântica e fotônica
4.- Astrofísica e cosmologia
5.- Geofísica e biofísica.
6.- Física atômica e nuclear
7.- Física da matéria condensada
Os tópicos de física atualmente considerados abertos e que estão em pleno desenvolvimento são:
-A física de sistemas complexos, teorias do caos e fractais.
-Sistemas dinâmicos não lineares. Desenvolvimento de novas técnicas e modelos que conduzam à solução de tais sistemas. Entre suas aplicações está uma melhor previsão do tempo.
-Teorias da unificação, como as teorias das cordas e a teoria M. Desenvolvimento da gravidade quântica.
-A física dos fluidos e plasmas em regime turbulento, que pode ser aplicada no desenvolvimento da fusão nuclear controlada.
-Teorias sobre a origem da matéria escura e da energia escura. Se esses fenômenos fossem compreendidos, talvez a navegação espacial pudesse ser desenvolvida, por meio da antigravidade e da construção de motores WARP..
-Supercondutividade de alta temperatura, aplicável na criação de sistemas de transporte mais eficientes.
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