A física moderna é um ramo da física que se desenvolveu a partir do século 20, introduzindo novos conceitos e teorias que revolucionaram nossa compreensão do universo em níveis microscópicos e macroscópicos.
Ao contrário da física clássica, que se baseia nas leis de Newton, a física moderna se concentra em fenômenos envolvendo partículas subatômicas, altas energias e a natureza quântica do mundo.
Ramos da física moderna
Os diferentes ramos da física que a física moderna abrange são:
Teoria da relatividade
A teoria da relatividade, desenvolvida por Albert Einstein, consiste em duas formulações:
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A teoria da relatividade especial: Esta teoria descreve como os fenômenos físicos se comportam em sistemas inerciais em movimento relativo uniforme entre si. A base da teoria da relatividade especial é baseada em dois postulados fundamentais: o princípio da relatividade e a invariância da velocidade da luz.
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A teoria da relatividade geral: é uma extensão da teoria da relatividade especial que inclui a gravidade. Esta teoria propõe que a gravidade não é uma força clássica, mas uma manifestação da curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia.
Essas teorias descrevem o comportamento de objetos em movimento e a gravidade em termos de espaço e tempo curvos.
Mecânica quântica
A mecânica quântica é a teoria que descreve o comportamento de partículas subatômicas, como elétrons e fótons.
Ao contrário da física clássica, a mecânica quântica introduz o conceito de dualidade onda-partícula, onde as partículas podem exibir propriedades de partículas pontuais e ondas.
Física de partículas
A física de partículas está preocupada com o estudo de partículas subatômicas e as forças fundamentais que atuam entre elas. A física de partículas estuda aceleradores e detectores de partículas para investigar partículas elementares e interações fundamentais.
Cosmologia
A cosmologia é o ramo da física moderna que lida com o estudo da origem, evolução e estrutura do universo como um todo. Esta disciplina procura entender a natureza do universo, sua composição, sua expansão e como ele evoluiu ao longo do tempo.
Este ramo da física combina conceitos e princípios da física teórica, astronomia observacional e astrofísica para investigar questões fundamentais sobre o universo.
Física de matéria condensada
A física da matéria condensada se concentra nas propriedades da matéria em estados condensados, como sólidos e líquidos, e como essas propriedades emergem da interação de átomos e moléculas.
Este ramo da física moderna levou a avanços em eletrônica, supercondutividade e materiais avançados.
Quem é o pai da física moderna?
O título de "pai da física moderna" é comumente atribuído a Sir Isaac Newton. Newton foi um proeminente cientista, matemático e físico inglês que viveu nos séculos XVII e XVIII. Suas contribuições revolucionaram a compreensão da física e lançaram as bases para a física clássica.
Newton formulou as três leis do movimento, conhecidas como leis de Newton, que descrevem o comportamento dos objetos em movimento. Além disso, desenvolveu a lei da gravitação universal, que explica a atração mútua entre objetos com massa. Essas leis e conceitos fundamentais são fundamentais na física clássica e lançaram as bases para estudos posteriores em física.
Newton também trabalhou com óptica, realizando experimentos com prismas e mostrando que a luz branca se divide em cores diferentes quando passa por um prisma. Seu trabalho em óptica lançou as bases para a compreensão da natureza da luz e da formação da imagem.
Linha do tempo da física moderna
Linha do tempo destacando alguns marcos importantes da física moderna:
1900: Max Planck introduz a teoria quântica propondo que a energia é quantizada e vem em pacotes discretos chamados "quanta".
1905: Albert Einstein publica a teoria da relatividade especial, que revoluciona nossa compreensão do espaço, tempo e energia.
1911: Ernest Rutherford estabelece o modelo nuclear do átomo ao descobrir que a maior parte da massa e carga positiva está concentrada em um núcleo pequeno e denso.
1924-1927: Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg e outros desenvolvem a mecânica quântica, uma teoria que descreve o comportamento das partículas subatômicas.
1927: George Gamow propõe a teoria do Big Bang, que postula que o universo se originou de uma explosão primordial.
1932: James Chadwick descobre o nêutron, uma partícula neutra no núcleo atômico.
1938: Otto Hahn e Fritz Strassmann descobrem a fissão nuclear, um processo no qual um núcleo atômico pesado se divide em dois núcleos menores.
1945: Primeira detonação de uma bomba atômica no Projeto Manhattan, marcando o início da era nuclear.
1954: Primeira produção de energia elétrica a partir de energia nuclear em uma usina nuclear em Obninsk, Rússia.
1964: Murray Gell-Mann e George Zweig propõem a existência de quarks, partículas subatômicas que compõem prótons e nêutrons.
1990: O Grande Colisor de Hádrons (LHC) no CERN, o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, é contratado para investigar partículas e forças fundamentais.
2012: A descoberta do bóson de Higgs no LHC confirma a existência do campo de Higgs, que dá massa às partículas.
