Fyzika
Fyzika kondenzovaných látek, kvantová mechanika, klasická mechanika a dynamické systémy. Interaktivní články se simulacemi.
Experiment dvou štěrbin: vlnově-částicový dualismus na vlastní oči
Richard Feynman nazval experiment dvou štěrbin „jevem, který nelze vysvětlit žádným klasickým způsobem a který v sobě nese jádro kvantové mechaniky.“ Experiment ukazuje, že jednotlivé částice — elektrony, fotony, dokonce i molekuly — vytvářejí interferenční obrazec při průchodu dvěma štěrbinami, jako by každá částice interferovala sama se sebou.
Video níže ukazuje slavný experiment Hitachi/Tonomura (1989) — jednotlivé elektrony procházejí biprismatem jeden po druhém. Každý elektron dopadne jako diskrétní bod; postupem času body vytvářejí charakteristické interferenční proužky. Tento experiment byl v roce 2002 zvolen „nejkrásnějším experimentem ve fyzice“ čtenáři Physics World.
Klíčové články a reference
- Tonomura, A. et al. „Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern.“ American Journal of Physics 57 (1989): 117–120.
- Bach, R. et al. „Controlled double-slit electron diffraction.“ arXiv:1210.6243
- Schlosshauer, M. „Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics.“ arXiv:quant-ph/0312059
Tomáš Mančal — reflexe dvou cest ke kvantové mechanice
Přednáška pokrývá téma dvou cest k plnohodnotné kvantové mechanice, jejíž sté výročí vzniku v letech 25 a 26 slavíme. Srovnává Heisenbergův modus operandi, vycházející z extenze Hamilton-Jacobiho mechaniky a filosoficky motivované rezignace na pojem stavu, se Schrödingerovou cestou, která vede přes limitu — v tomto případě eikonálovou rovnici — k zobecněné vlnové rovnici a zavedení pojmu stavu ve zcela novém kontextu.
Přednáška ukazuje přirozenost přechodu: v klasické limitě bylo jaksi téměř vše již hotovo — až na ten paradigmatický skok, který přechod do kvantového pojetí vyžaduje. Trasuje jak technickou stránku přechodu, tak obecnější téma traktované historie ve fyzice (a nakonec v každém vědním oboru) ve smyslu vnitřního mýtu proti historii historiků. Vše se pochopitelně děje na jednu stranu technicky zajímavě, na druhou filosoficky až paradoxně.
The Three Standard Models
Physics is not one field but three interlocking theoretical structures, each built to govern a different scale of reality. All three are models — human frameworks for navigating what cannot be solved exactly. All three are incomplete in precise, known ways. All three are among the most precisely tested constructions in the history of science.
Standard Model of Atomic and Molecular Physics
The quantum mechanics of many-electron systems — from Dirac’s 1929 recognition that the laws are known but the equations unsolvable, through the hierarchy of controlled approximations (Born–Oppenheimer, Hartree–Fock, DFT, DMFT), to the frontier problems of strongly correlated electrons: heavy fermionic systems and high-temperature superconductors.
Sub-sections: Heavy Fermionic Systems · High-Temperature Superconductivity
Standard Model of Particle Physics
The quantum field theory of elementary particles and their interactions — electroweak unification, quantum chromodynamics, the Higgs mechanism. The most precisely tested theory in science, and still manifestly incomplete: no gravity, no dark matter, no explanation of the matter–antimatter asymmetry.
Content in preparation.
Standard Model of Cosmology
The ΛCDM model — Lambda Cold Dark Matter — describing the large-scale structure and evolution of the universe. Inflation, the cosmic microwave background, nucleosynthesis, structure formation. Built on general relativity, confirmed to high precision by Planck and SDSS, yet dependent on two completely unidentified constituents: dark matter (27%) and dark energy (68%).
Content in preparation.