Cronologia della meccanica quantistica: differenze tra le versioni

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Vai alla navigazione Vai alla ricerca
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
Nessun oggetto della modifica
Nessun oggetto della modifica
Riga 244: Riga 244:
![[1936]]
![[1936]]
| colspan="2" |[[Alexandru Proca]] pubblica prima di [[Hideki Yukawa]] le sue equazioni di campo quantistiche relativistiche per un massiccio vettore [[mesone]] di spin-1 come base per le forze nucleari.
| colspan="2" |[[Alexandru Proca]] pubblica prima di [[Hideki Yukawa]] le sue equazioni di campo quantistiche relativistiche per un massiccio vettore [[mesone]] di spin-1 come base per le forze nucleari.
[[Garrett Birkhoff]] e [[John von Neumann]] introducono la [[logica quantistica]], nel tentativo di riconciliare l'apparente inconsistenza della classica, la logica booleana con il [[Principio di indeterminazione di Heisenberg|principio di indeterminazione]] della meccanica quantistica di [[Heisenberg]] applicati, ad esempio, per la misura del complementare (non commutabile) osservabili in quantistica meccanica, come la posizione e le quantità di moto; gli attuali sistemi di logica quantistica riguardano la logica a più valori non commutativa e non associativa.
[[Garrett Birkhoff]] e [[John von Neumann]] introducono la [[logica quantistica]]<ref>{{cite journal|author=Birkhoff, Garrett and von Neumann, J. |title= The Logic of Quantum Mechanics|journal=Annals of Mathematics|volume= 37|pages=823–843|year=1936|jstor=1968621|doi=10.2307/1968621|issue=4}}</ref>, nel tentativo di riconciliare l'apparente inconsistenza della classica, la logica booleana con il [[Principio di indeterminazione di Heisenberg|principio di indeterminazione]] della meccanica quantistica di [[Heisenberg]] applicati, ad esempio, per la misura del complementare (non commutabile) osservabili in quantistica meccanica, come la posizione e le quantità di moto;<ref>{{cite book|author=Roland Omnès|title=Understanding Quantum Mechanics|url=http://books.google.com/books?id=8_bnm4qghvkC|accessdate=17 May 2012|date=8 March 1999|publisher=Princeton University Press|isbn=978-0-691-00435-8}}</ref> gli attuali sistemi di logica quantistica riguardano la logica a più valori non commutativa e non associativa.<ref>{{cite journal | last1 = Dalla Chiara | first1 = M. L. | last2 = Giuntini | first2 = R. | year = 1994 | title = Unsharp quantum logics |journal = Foundations of Physics | volume = 24 | issue = 8| pages = 1161–1177 | doi = 10.1007/BF02057862|bibcode = 1994FoPh...24.1161D }}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Georgescu | first1 = G. | year = 2006 | title = N-valued Logics and Łukasiewicz-Moisil Algebras | journal = Axiomathes | volume = 16 | issue = 1–2| page = 123 | doi=10.1007/s10516-005-4145-6}}</ref>


[[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]] scopre i [[Muone|muoni]], mentre sta studiando le [[Raggi cosmici|radiazioni cosmiche]].
[[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]] scopre i [[Muone|muoni]], mentre sta studiando le [[Raggi cosmici|radiazioni cosmiche]].

Versione delle 16:10, 27 ott 2015

Questa cronologia della meccanica quantistica mostra i passaggi chiave, precursori e collaboratori allo sviluppo della meccanica quantistica, le teorie di campo quantistiche e la chimica quantistica.[1][2]

XIX secolo
1859 Kirchhoff introduce il concetto di corpo nero e dimostra che il suo spettro di emissione dipende solo dalla sua temperatura.[1]
1860 al 1900 Ludwig Eduard Boltzmann, James Clerk Maxwell e altri sviluppano la teoria della meccanica statistica. Boltzmann afferma che l'entropia è una misura del disordine.[1]
1877 Boltzmann suggerisce che i livelli energetici di un sistema fisico potrebbero basarsi su statistiche meccaniche e argomenti matematici; produce anche il primo schema a cerchio o modello atomico di una molecola (ad esempio una molecola di gas iodio) in termini di sovrapposizione alfa e β, successivamente (1928) chiamati orbitali molecolari degli costituenti atomici.

Heinrich Hertz scopre l'effetto fotoelettrico, dimostrato da Einstein nel 1905 come coinvolgere i quanti di luce.

1888 Hertz dimostra sperimentalmente che esistono le onde elettromagnetiche, come previsto da Maxwell.[1]

Johannes Rydberg modifica la formula di Balmer per includere tutte le serie di linee spettrali nell'atomo di idrogeno, producendo la formula di Rydberg che viene impiegato dopo da Niels Bohr e altri per verificare il primo modello quantistico di atomo di Bohr.

1895 Wilhelm Conrad Röntgen scopre i raggi X in esperimenti con fasci di elettroni nel plasma.[1]
1896 Antoine Henri Becquerel scopre accidentalmente la radioattività mentre indaga l'opera di Wilhelm Conrad Röntgen; scopre che i sali di uranio emettono radiazioni che assomigliavano ai raggi X di Röntgen a causa del loro potere penetrante. In un esperimento, Becquerel avvolge il campione di una sostanza fosforescente, potassio uranile solfato, in lastre fotografiche circondate da carta nera molto spessa in preparazione per un esperimento con la luce del sole; poi, con sua grande sorpresa, le lastre fotografiche divengono già esposte prima che avviasse l'esperimento, mostrando una immagine proiettata del suo campione.[1][3]Pieter Zeeman osserva per primo l'effetto Zeeman facendo passare la luce emessa dall'idrogeno attraverso un campo magnetico.
Immagine della lastra fotografica di Becquerel, che è stata annebbiata da un'esposizione a radiazioni da parte di un sale di uranio. L'ombra di una croce Maltese metallica interposta tra la piastra e il sale di uranio è chiaramente visibile.
1896 al 1897 Marie Curie (nata Skłodowska, studente di dottorato di Becquerel) indaga dei campioni di sale di uranio utilizzando un dispositivo elettrometro molto sensibile che è stato inventato 15 anni prima dal marito e da suo fratello Jacques Curie per misurare la carica elettrica. Scopre che i raggi emessi dai campioni rendono l'aria circostante elettricamente conduttiva misurando l'intensità dei raggi emessi. Nel mese di aprile 1898, attraverso una ricerca sistematica delle sostanze, scopre che i composti di torio, come quelli di uranio, emettono "raggi Becquerel", precedendo così il lavoro di Frederick Soddy e Ernest Rutherford sul decadimento nucleare del torio nel radio da tre anni.[4]
1897 Ivan Borgman dimostra che i raggi X e i materiali radioattivi inducono termoluminescenza.
1899 al 1903 Ernest Rutherford, primo Barone e Lord Rutherford di Nelson, di Cambridge: durante l'indagine sulla radioattività conia il termine raggi alfa e beta nel 1899 per descrivere i due tipi di radiazioni emesse dal torio e dai sali di uranio. Ernest Rutherford si unisce alla McGill University nel 1900 da Frederick Soddy e insieme scoprono la trasmutazione nucleare quando comprendono nel 1902 che il torio radioattivo si sta convertendo in radio attraverso un processo di decadimento nucleare e in gas (poi risulterà essere 4
2He); segnalano la loro interpretazione della radioattività nel 1903.[5] Sir Ernest Rutherford diventa noto come "il padre della fisica nucleare": con il suo modello atomico nucleare del 1911 conduce l'esplorazione della fisica nucleare.[6]
XX secolo
1900 Per spiegare la radiazione di corpo nero (1862), Max Planck suggerisce che l'energia elettromagnetica potrebbe essere emessa solo in forma quantizzata, ossia l'energia potrebbe essere solo un multiplo di un'unità elementare E = hv, dove h è la costante di Planck e ν è la frequenza della radiazione.
1902 Per spiegare la regola dell'ottetto (1893), Gilbert Lewis sviluppa la teoria "dell'atomo cubico", in cui gli elettroni sotto forma di punti sono posizionati in un angolo di un cubo. Essa prevede che singole doppie, tripli "legami covalenti" avvengono quando due atomi sono tenuti insieme da più coppie di elettroni (una coppia per ogni legame) situato tra i due atomi.
1903 Antoine Becquerel, Pierre e Marie Curie condividono nel 1903 il Premio Nobel per la fisica per i loro lavori sulla radioattività spontanea.
1904 Richard Abegg rileva che il pattern della differenza numerica tra la valenza massima positiva, come +6 per H2SO4, e la valenza massima negativa, come ad esempio −2 per H2S, di un elemento tendono ad essere otto (Regola di Abegg).
Einstein, nel 1905, quando pubblicherà gli studi dell'Annus Mirabilis
1905 Albert Einstein spiega l'effetto fotoelettrico (riportato nel 1887 da Heinrich Hertz), cioè che illuminando alcuni materiali essi possono espellere degli elettroni dal materiale. Egli postula, come sulla base delle ipotesi dei quanti di Planck (1900), che la luce stessa è costituita da singole particelle quantistiche (fotoni).

Einstein spiega gli effetti del moto browniano come causato dall'energia cinetica (cioè, dal movimento) degli atomi; in seguito, la sua teoria verrà verificata sperimentalmente da Jean Baptiste Perrin, risolvendo così una disputa secolare sulla validità della teoria atomica di John Dalton.

Einstein pubblica la sua teoria della relatività in cui teorizza l'equivalenza della materia e dell'energia.

1907 al 1917 Ernest Rutherford: per testare il suo modello planetario del 1904, in seguito noto come il modello di Rutherford, ha inviato un fascio di particelle alfa cariche positivamente su una lamina d'oro notando che alcuni rimbalzavano indietro, dimostrando così che un atomo possiede piccole dimensioni mentre il nucleo atomico al centro possiede carica positiva. Tuttavia, ricevette nel 1908 il Premio Nobel per la Chimica "per le sue ricerche sulla disgregazione degli elementi, e la chimica delle sostanze radioattive",[7] cui ha fatto seguito il lavoro di Marie Curie, non per il suo modello planetario dell'atomo; egli è anche ampiamente accreditato come il primo ad aver "scisso l'atomo" nel 1917. Nel 1911 Ernest Rutherford ha spiegato l'esperimento di Geiger-Marsden invocando un modello di atomo nucleare da cui è derivata la sezione a croce di Rutherford.
1909 Geoffrey Ingram Taylor dimostra che le figure di interferenza della luce vengono generate anche quando l'energia introdotta consisteva in un solo fotone. Questa scoperta della dualità onda-particella di materia e di energia è fondamentale per il successivo sviluppo della teoria quantistica dei campi.
1909 al 1916 Einstein dimostra che, se la legge di Planck di radiazione del corpo nero è accettata, i quanti di energia devono anche determinare il momento p = h / λ, rendendole particelle a tutti gli effetti.
1911 Lise Meitner e Otto Hahn eseguono un esperimento che dimostra che le energie degli elettroni emessi dal decadimento beta avevano un continuo anziché uno spettro discreto. Ciò è in apparente contraddizione con la legge di conservazione dell'energia, poiché sembrava che l'energia si fosse persa nel processo di decadimento beta. Un secondo problema è che la rotazione degli atomi dell'azoto-14 era 1, in contrasto con la previsione di Rutherford di ½. Queste anomalie sono poi sono state spiegate con le scoperte del neutrino e del neutrone. Ștefan Procopiu compie esperimenti con cui determina il valore corretto del momento di dipolo magnetico dell'elettrone μB = 9.27×10−21 erg·Oe−1 (nel 1913 è anche stato in grado di calcolare un valore teorico del magnetone di Bohr basandosi sulla teoria dei quanti di Planck).
1912 Victor Franz Hess scopre l'esistenza della radiazione cosmica.

Henri Poincaré pubblica un influente argomento matematico a sostegno della natura essenziale dei quanti di energia.[8][9]

1913 Robert Millikan pubblica i risultati del suo Esperimento della goccia d'olio, con cui si determina con precisione la carica elettrica dell'elettrone. La determinazione dell'unità fondamentale della carica elettrica rende possibile calcolare la costante di Avogadro (che è il numero di atomi o molecole in una mole di qualsiasi sostanza) e quindi per determinare il peso atomico degli atomi di ciascun elemento.

Ștefan Procopiu pubblica un documento teorico con il corretto valore del momento di dipolo magnetico dell'elettrone μB.[10]

Bohr ottiene teoricamente il valore del momento di dipolo magnetico dell'elettrone μB come conseguenza del suo modello dell'atomo.

Johannes Stark e Antonino Lo Surdo scoprono autonomamente lo spostamento e la divisione delle righe spettrali di atomi e molecole a causa della presenza della sorgente luminosa in un campo elettrico statico esterno.

Per spiegare la formula di Rydberg (1888), che correttamente teorizza gli spettri di emissione di luce dell'atomo di idrogeno, Bohr ipotizza che gli elettroni caricati negativamente ruotino attorno ad un nucleo carico positivamente a determinate distanze "quantistiche" fisse e che ciascuna di queste "orbite sferiche" ha un energia specifica ad esso associata, tale che i movimenti degli elettroni tra le orbite richiedano emissioni "quantistiche" o assorbimenti di energia.

Un diagramma schematico dell'apparecchiatura di Millikan per l'esperimento di raffinazione della goccia dell'olio.
1914 James Franck e Gustav Hertz riportano la loro esperienza sulle collisioni dell'elettrone con atomi di mercurio, che fornisce una nuova prova del modello quantizzato di Bohr e dei livelli di energia atomica.[11]
1915 Einstein presenta all'Accademia Prussiana delle Scienze quelle che adesso sono conosciute come le equazioni di campo di Einstein. Queste equazioni specificano come la geometria dello spazio e del tempo sia influenzata dalla materia presente, e costituiscono il nucleo della Teoria Generale della Relatività di Einstein. Sebbene questa teoria non sia direttamente applicabile alla meccanica quantistica, i teorici della gravità quantistica cercano di conciliarle.
1916 Paul Epstein[12] and Karl Schwarzschild,[13] lavorano in modo indipendente, derivando le equazioni per l'effetto Stark lineare e la quadratica in idrogeno.

Per spiegare l'effetto Zeeman (1896), vale a dire che le righe spettrali di assorbimento atomico o emissione cambiano quando la sorgente luminosa è sottoposta ad un campo magnetico, Arnold Sommerfeld suggerisce che ci potrebbero essere delle "orbite ellittiche" negli atomi oltre alle orbite sferiche.

1918 Sir Ernest Rutherford si accorge che, quando le particelle alfa sono sparate in gas di azoto, i suoi rivelatori a scintillazione mostrano le firme dei nuclei di idrogeno. Rutherford determina che l'unico posto da cui questo idrogeno possa provenire da era l'azoto, e quindi l'azoto deve contenere nuclei di idrogeno. Si suggerisce quindi che il nucleo di idrogeno, che è noto per avere un numero atomico 1, sia una particella elementare, che decide come devono essere i protoni ipotizzati da Eugene Goldstein.

Hermann Klaus Hugo Weyl introduce il concetto di strumento e una teoria di gauge.

1919 Basandosi sul lavoro di Lewis (1916), Irving Langmuir conia il termine "covalente" e postula che si coordinano legami covalenti quando due elettroni di una coppia di atomi vengono da entrambi gli atomi e sono condivisi in modo paritetico da loro, spiegando così la natura fondamentale del legame chimico e molecolare.
1921 - 1922 Frederick Soddy riceve il Premio Nobel per la Chimica del 1921 un anno dopo, nel 1922, "per i suoi contributi alla nostra conoscenza della chimica di sostanze radioattive, e le sue indagini sull'origine e la natura degli isotopi"; scrive nel suo Nobel: "L'interpretazione della radioattività che è stata pubblicata nel 1903 da Sir Ernest Rutherford e a me attribuito il fenomeno della disintegrazione spontanea degli atomi della radio-elemento, in cui una parte dell'atomo originale era violentemente espulso come una particella luminosa, e il resto formò un tipo completamente nuovo di un atomo con distinte caratteristiche chimiche e fisiche"[traduzione difettosa].
1922 Arthur Compton constata che le lunghezze d'onda dei raggi X aumentano a causa della dispersione di energia radiante da elettroni liberi. I quanti dispersi hanno meno energia rispetto ai quanti del raggio originale. Questa scoperta, nota come effetto Compton o dispersione Compton, dimostra il concetto di particella di radiazione elettromagnetica.

Otto Stern e Walther Gerlach eseguono l'esperimento Stern-Gerlach, che rileva i valori discreti di momento angolare per atomi allo stato fondamentale, che passa attraverso un campo magnetico disomogeneo e porta alla scoperta dello spin dell'elettrone.

Bohr aggiorna il suo modello dell'atomo per spiegare meglio le proprietà della tabella periodica assumendo che certi numeri di elettroni (per esempio 2, 8 e 18) corrispondevano a stabili "gusci chiusi", presagendo la teoria orbitale.

Una targa presso l'Università di Francoforte per commemorare l'esperimento di Stern-Gerlach.
1923 Pierre Auger scopre l'effetto Auger, dove la mancanza di un riempimento all'interno del guscio di un atomo è accompagnata dall'emissione di un elettrone dallo stesso atomo.

Louis de Broglie estende la dualità onda-particella, postulando che gli elettroni in movimento sono associati a delle onde. Si prevede che le lunghezze d'onda siano date da h della costante di Planck diviso per la quantità di moto del mv = p dell'elettrone: λ = h / mv = h / p[1]

Gilbert Lewis crea la teoria degli acidi e basi di Lewis basate sulle proprietà degli elettroni nelle molecole, definendo un acido come quello che accetta una coppia di elettroni solitaria da una base.

1924 Satyendra Nath Bose spiega la legge di Planck con una nuova legge statistica che governa i bosoni, e Einstein prevede il Condensato di Bose-Einstein. La teoria diviene nota come statistica di Bose Einstein.[1]

Wolfgang Pauli delinea il principio di esclusione di Pauli, che stabilisce che due fermioni identici possono occupare lo stesso stato quantico contemporaneamente, un fatto che spiega molte caratteristiche della tavola periodica.[1]

1925 George Uhlenbeck e Samuel Goudsmit postulano l'esistenza dello spin dell'elettrone.[1]

Friedrich Hund delinea la cosiddetta regola di Hund di massima Molteplicità che afferma che quando gli elettroni vengono aggiunti successivamente ad un atomo, molti livelli o orbite sono singolarmente occupate il più possibile prima di ogni accoppiamento degli elettroni con spin opposto. Ciò che si verifica determina la distinzione tra gli elettroni interni in molecole che permangono in orbitali atomici e la valenza degli elettroni necessaria per coinvolgere gli orbitali molecolari di entrambi i nuclei.

Werner Heisenberg, Max Born, e Pascual Jordan sviluppano la formulazione meccanica delle matrici della Meccanica Quantistica[1]

1926 Lewis conia il termine fotone in una lettera alla rivista scientifica Nature, che deriva dalla parola greca luce, φως (traslitterato phos)[14]

Oskar Klein e Walter Gordon dichiarano loro equazione d'onda quantistica relativistica, poi chiamata equazione di Klein-Gordon.

Enrico Fermi scopre il teorema spin-statistica.

Paul Dirac introduce la statistica di Fermi-Dirac.

Erwin Schrödinger utilizza il postulato di De Broglie (1924) per sviluppare un'equazione d'onda che rappresenta matematicamente la distribuzione di una carica di un elettrone distribuita attraverso lo spazio, essendo una simmetria sferica e importante in certe direzioni, ossia per diretti legami di valenza, che dà valori corretti per righe spettrali dell'atomo di idrogeno; introduce anche l'operatore Hamiltoniano in meccanica quantistica.

Paul Epstein riconsidera l'effetto Stark lineare e quadratico dal punto di vista della nuova teoria quantistica, utilizzando le equazioni di Schrödinger e altro. Le equazioni derivate per le intensità di linea sono un deciso miglioramento rispetto ai risultati precedenti ottenuti da Hans Kramers[15]

1926 al 1932 John von Neumann pone le basi matematiche della meccanica quantistica nei termini degli operatori Hermitiani su spazi di Hilbert, successivamente pubblicato nel 1932 come un libro di testo base della meccanica quantistica.[1][16]
1927 Werner Heisenberg formula il principio di indeterminazione quantistica[1]

Max Born sviluppa l'interpretazione di Copenhagen della natura probabilistica delle funzioni d'onda.

Born e J. Robert Oppenheimer introducono l'approssimazione Born-Oppenheimer, che permette la rapida approssimazione dell'energia e della funzione d'onda di molecole più piccole.

Walter Heitler e Fritz Londra introducono i concetti di legame di valenza applicandolo alla molecola di idrogeno.

Thomas e Fermi sviluppano il modello di Thomas-Fermi per un gas in una scatola.

Chandrasekhara Venkata Raman studia il fotone ottico a diffusione dagli elettroni.

Dirac afferma la sua equazione d'onda dell'elettrone quantistico relativistico, l'equazione di Dirac.

Charles G. Darwin e Walter Gordon risolvono l'equazione di Dirac per un potenziale di Coulomb.

Charles Drummond Ellis (insieme a James Chadwick e colleghi), stabiliscono chiaramente che lo spettro di decadimento beta è continuo e non discreto, presentando un problema che sarà successivamente risolto teorizzando (e più tardi scoprendo) l'esistenza del neutrino.

Walter Heitler utilizza l'equazione d'onda di Schrödinger per mostrare come due funzioni d'onda dell'atomo di idrogeno si uniscono in modo da formare un legame covalente.

Robert Mulliken lavora, in coordinamento con Hund, per sviluppare una teoria degli orbitali molecolari con cui gli elettroni vengono assegnati agli stati che si estendono su un'intera molecola e, nel 1932, introduce diverse nuove terminologie degli orbitali molecolari, come legame σ, legame π, e il legame δ.

Eugene Wigner relaziona sulle degenerazioni degli stati quantistici di rappresentazioni irriducibili di gruppi di simmetria.

Hermann Klaus Hugo Weyl scopre in collaborazione con il suo allievo Fritz Peter un teorema fondamentale di analisi armonica, il teorema di Peter-Weyl, rilevante per rappresentazioni collettive della teoria quantistica (compresa la riducibilità completa di rappresentazioni unitarie di un gruppo topologico compatto);[17] introduce la quantizzazione di Weyl.

1928 Linus Pauling delinea la natura del legame chimico: utilizza il modello di legame covalente della meccanica quantistica di Heitler per delineare la base quantistica per ogni tipo di struttura molecolare e di legame e suggerisce che i diversi tipi di obbligazioni nelle molecole possono essere interpretate col rapido spostamento degli elettroni, un processo chiamato "risonanza" (1931), tale che gli ibridi di risonanza contengono contributi delle diverse possibili configurazioni elettroniche.

Friedrich Hund e Robert Mulliken introducono il concetto di orbitali molecolari.

Born e Vladimir Fock formulano e dimostrano il teorema adiabatico, che afferma che un sistema fisico rimane nel suo autostato istantaneo se una data perturbazione sta agendo su di essa abbastanza lentamente e se vi è un divario tra l'autovalore e il resto dello spettro della hamiltoniana.

1929 Oskar Klein scopre il paradosso di Klein.

Oskar Klein e Yoshio Nishina derivano la sezione Klein-Nishina per lo scattering di fotoni ad alta energia dagli elettroni

Sir Nevill Mott deriva la sezione trasversale della croce di Mott per la diffusione di Coulomb degli elettroni relativistici

John Lennard-Jones introduce la combinazione lineare degli orbitali atomici approssimandoli per il calcolo degli orbitali molecolari.

Fritz Houtermans e Roberto d'escourt Atkinson propongono l'idea che le stelle rilasciano energia da fusione nucleare[1]

1930 Dirac ipotizza l'esistenza del positrone.[1]Viene pubblicato il libro di Dirac Principi della meccanica quantistica, diventando un libro di riferimento standard che viene usato ancora oggi.

Erich Hückel introduce il metodo degli orbitali molecolari di Hückel, che si espande sulla teoria orbitale per determinare le energie degli elettroni pi nei sistemi di idrocarburi coniugati.

Fritz London spiega le forze di van der Waals attribuite alla interazione fluttuante di momenti di dipolo tra le molecole.

Pauli suggerisce in una famosa lettera che, oltre agli elettroni e i protoni, gli atomi contengono anche una particella neutra estremamente leggera che si chiama "neutrone". Egli suggerisce che questo "neutrone" è anche emesso durante decadimento beta e non è semplicemente stato ancora osservato. In seguito si è stabilito che questa particella è in realtà il neutrino quasi priva di massa.[1]

1931 John Lennard-Jones propone il potenziale interatomico Lennard-Jones.

Walther Bothe e Herbert Becker scoprono che se le particelle alfa molto energetiche emesse dal polonio ricadono su alcuni elementi leggeri, in particolare il berillio, il boro o il litio, vengono prodotti da una radiazione insolitamente penetrante. Dapprima questa radiazione è stata supposta essere la radiazione gamma, anche se è più penetrante degli eventuali raggi gamma conosciuti, e i dettagli dei risultati sperimentali sono molto difficili da interpretare su questa base. Alcuni scienziati cominciano a ipotizzare la possibile esistenza di un'altra particella fondamentale.

Erich Hückel ridefinisce la proprietà dell'aromaticità in un contesto di meccanica quantistica, introducendo il 4n+2, o la regola di Hückel, che prevede sia una molecola organica ad anello planare che avrà proprietà aromatiche.

Ernst Ruska crea il primo microscopio elettronico.[1]

Ernest Lawrence crea il primo ciclotrone e fonda il Radiation Laboratory, poi il Lawrence Berkeley National Laboratory; nel 1939 riceve il Premio Nobel per la Fisica per il suo lavoro sul ciclotrone.

Il microscopio elettronico realizzato da Ernst Ruska nel 1931.
1932 Irène Joliot-Curie e Frédéric Joliot mostrano che se la radiazione sconosciuta generata da particelle alfa cade sulla paraffina o qualsiasi altro composto contenente idrogeno, questi espelle protoni di altissima energia. Ciò non è di per sé incompatibile con la natura dei raggi gamma proposta per la nuova radiazione, ma l'analisi quantitativa dettagliata dei dati rende sempre più difficile conciliare tale ipotesi.

James Chadwick esegue una serie di esperimenti che dimostrano che l'ipotesi dei raggi gamma per la radiazione sconosciuta prodotta da particelle alfa è insostenibile e che le nuove particelle devono essere i neutroni ipotizzati da Fermi.[1]

Werner Heisenberg applica la teoria delle perturbazioni per il problema dei due elettroni per mostrare come la risonanza derivante dallo scambio degli elettroni può spiegare le forze di scambio.

Mark Oliphant traendo spunto dalle esperienze di trasmutazione di Ernest Rutherford eseguite qualche anno prima, osserva la fusione dei nuclei leggeri (gli isotopi di idrogeno). Le fasi del ciclo principale della fusione nucleare nelle stelle verranno successivamente elaborate da Hans Bethe nel prossimo decennio.

Carl D. Anderson dimostra sperimentalmente l'esistenza del positrone.

1933 A seguito degli esperimenti di Chadwick, Fermi rinomina i "neutroni" di Pauli in neutrino per distinguerli dalla teoria del neutrone, molto più massiccio di Chadwick.

Leo Szilard teorizza per primo il concetto di una reazione nucleare a catena. Egli brevetterà l'idea di un semplice reattore nucleare l'anno successivo.

1934 Fermi pubblica un modello di grande successo del decadimento beta in cui vengono prodotti i neutrini. Studia inoltre gli effetti del bombardamento degli isotopi di uranio con neutroni.

NN Semyonov sviluppa la teoria della catena quantitativa della reazione chimica, che sarà la base di varie tecnologie che utilizzano l'incenerimento di miscele gassose. L'idea è utilizzata anche per la descrizione della reazione nucleare.

Irène Joliot-Curie e Frédéric Joliot-Curie scoprono la radioattività artificiale e vengono assegnati congiuntamente del Premio Nobel per la Chimica nel 1935.[18]

1935 Hermann Klaus Hugo Weyl introduce e caratterizza con Richard Bauer il concetto di spinore a n-dimensioni.[19]

Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen descrivono il paradosso EPR che sfida la completezza della meccanica quantistica come è stata teorizzata fino a quel momento. Supponendo che il realismo locale sia valido, hanno dimostrato che non ci sarebbe bisogno dei parametri nascosti per spiegare come misurando lo stato quantistico di una particella si potrebbe influenzare lo stato quantistico di un'altra particella senza apparente contatto tra loro.[20]

Schrödinger sviluppa l'esperimento mentale del gatto di Schrödinger. Esso illustra quello che ha considerato come i problemi dell'interpretazione di Copenhagen della meccanica quantistica, se particelle subatomiche possono essere in due stati quantici contraddittori in una sola volta.

Hideki Yukawa formula la sua ipotesi del potenziale Yukawa e prevede l'esistenza del pione, affermando che un tale potenziale risulta dallo scambio di un campo scalare massiccio, come si troverebbe nel campo del pione. Prima dell'articolo di Yukawa, si credeva che i campi scalari delle forze fondamentali richiedessero particelle prive di massa.

1936 Alexandru Proca pubblica prima di Hideki Yukawa le sue equazioni di campo quantistiche relativistiche per un massiccio vettore mesone di spin-1 come base per le forze nucleari.

Garrett Birkhoff e John von Neumann introducono la logica quantistica[21], nel tentativo di riconciliare l'apparente inconsistenza della classica, la logica booleana con il principio di indeterminazione della meccanica quantistica di Heisenberg applicati, ad esempio, per la misura del complementare (non commutabile) osservabili in quantistica meccanica, come la posizione e le quantità di moto;[22] gli attuali sistemi di logica quantistica riguardano la logica a più valori non commutativa e non associativa.[23][24]

Carl D. Anderson scopre i muoni, mentre sta studiando le radiazioni cosmiche.

1937

Note

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Peacock 2008, pp. 175–183
  2. ^ Ben-Menahem 2009
  3. ^ Becquerel, Henri (1896).
  4. ^ Marie Curie and the Science of Radioactivity: Research Breakthroughs (1897–1904).
  5. ^ Frederick Soddy (December 12, 1922).
  6. ^ Ernest Rutherford, Baron Rutherford of Nelson, of Cambridge.
  7. ^ The Nobel Prize in Chemistry 1908: Ernest Rutherford. nobelprize.org
  8. ^ McCormmach, Russell (Spring 1967).
  9. ^ Irons, F. E. (August 2001).
  10. ^ Ștefan Procopiu. 1913. "Determining the Molecular Magnetic Moment by M. Planck's Quantum Theory". Bulletin scientifique de l'Académie Roumaine de sciences., 1:151.
  11. ^ Abraham Pais, Introducing Atoms and Their Nuclei, in Laurie M. Brown, Abraham Pais e Brian Pippard (a cura di), Twentieth Century Physics, vol. 1, American Institute of Physics Press, 1995, p. 89, ISBN 978-0-7503-0310-1.
    «Ora la bellezza del lavoro di Franck e Hertz risiede non solo nella misura della perdita di energia E2-E1 dell'elettrone incidente, ma hanno anche osservato che, quando l'energia degli elettroni che supera 4,9 eV, il mercurio comincia ad emettere luce ultravioletta di una frequenza definita ν come definito nella formula precedente. In tal modo hanno dato (involontariamente in un primo momento), la prima prova sperimentale diretta della relazione Bohr!»
  12. ^ P. S. Epstein, Zur Theorie des Starkeffektes, Annalen der Physik, vol. 50, pp. 489-520 (1916)
  13. ^ K. Schwarzschild, Sitzungsberichten der Kgl. Preuss. Akad. d. Wiss. April 1916, p. 548
  14. ^ Lewis, G.N., The conservation of photons, in Nature, vol. 118, n. 2981, 1926, pp. 874–875, Bibcode:1926Natur.118..874L, DOI:10.1038/118874a0.
  15. ^ P. S. Epstein, The Stark Effect from the Point of View of Schroedinger's Quantum Theory, Physical Review, vol 28, pp. 695-710 (1926)
  16. ^ John von Neumann. 1932. The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics., Princeton University Press: Princeton, New Jersey, reprinted in 1955, 1971 and 1983 editions
  17. ^ F. Peter e H. Weyl, Die Vollständigkeit der primitiven Darstellungen einer geschlossenen kontinuierlichen Gruppe, in Math. Ann., vol. 97, 1927, pp. 737–755, DOI:10.1007/BF01447892.
  18. ^ Frédéric Joliot-Curie, Chemical evidence of the transmutation of elements (PDF), in Nobel Lecture, December 12, 1935. URL consultato il April 2012.
  19. ^ Richard Brauer e Hermann Weyl, Spinors in n dimensions, in American Journal of Mathematics, vol. 57, n. 2, The Johns Hopkins University Press, 1935, pp. 425–449, DOI:10.2307/2371218, JSTOR 2371218.
  20. ^ Einstein A, Podolsky B, Rosen N, Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?, in Phys. Rev., vol. 47, n. 10, 1935, pp. 777–780, DOI:10.1103/PhysRev.47.777.
  21. ^ Birkhoff, Garrett and von Neumann, J., The Logic of Quantum Mechanics, in Annals of Mathematics, vol. 37, n. 4, 1936, pp. 823–843, DOI:10.2307/1968621.
  22. ^ Roland Omnès, Understanding Quantum Mechanics, Princeton University Press, 8 March 1999, ISBN 978-0-691-00435-8. URL consultato il 17 May 2012.
  23. ^ Unsharp quantum logics, in Foundations of Physics, vol. 24, n. 8, 1994, pp. 1161–1177, DOI:10.1007/BF02057862.
  24. ^ N-valued Logics and Łukasiewicz-Moisil Algebras, in Axiomathes, vol. 16, 1–2, 2006, DOI:10.1007/s10516-005-4145-6.