ΟΜΙΛΟΣ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ» ΟΜΙΛΟΣ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ» LOGICOMIX 2012-13 2o ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΓΕΛ ΑΘΗΝΩΝ

ΜΕΣΟΠΟΛΕΜΟΣ ΒΡΑΒΕΙΑ ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΓΓΕΛΙΚΗ ΧΑΤΖΗ(Γ6) ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΣ ΤΣΑΚΩΝΑΣ(Β6)

WERNER KARL HEISENBERG ERWIN SCHRODINGER PAUL ADRIEN MAURICE DIRAK LOUS DE BROGLIE WERNER KARL HEISENBERG ERWIN SCHRODINGER PAUL ADRIEN MAURICE DIRAK

LOUS DE BROGLIE

Γεννήθηκε στη Διέππη της Βόρειας Γαλλίας στις 15 Αυγούστου του 1892. Γεννήθηκε στη Διέππη της Βόρειας Γαλλίας στις 15 Αυγούστου του 1892. Είχε τέσσερα αδέλφια. Ήταν γόνος ευγενούς οικογένειας κι από τη γέννησή του έφερε τον τίτλο του πρίγκιπα. Ο πατέρας του ήταν μέλος του γαλλικού κοινοβουλίου και, παρά την ιταλική καταγωγή τους, η οικογένειά του ανήκε σε μια υψηλή κοινωνική στάθμη στη ζωή της Γαλλίας. Το 1909 αρχίζει τις σπουδές του πάνω στην Ιστορία στο Πανεπιστήμιο της Σορβόννης. Έκανε μια απότομη στροφή προς την επιστήμη της Φυσικής, όπου και πήρε το πτυχίο του 4 χρόνια αργότερα. Το 1923 ξεκίνησε το θέμα της διδακτορικής διατριβής του, με τίτλο "Έρευνες πάνω στη θεωρία των κβάντα.  

Μετά το διδακτορικό του παρέμεινε στη Σορβόννη διδάσκοντας για δύο χρόνια, σαν καθηγητής της θεωρητικής φυσικής στο Ινστιτούτο Henri Poincare, το 1928. Το 1929 απονομή του βραβείου Nobel. Μετά τη βράβευσή του, το 1929 δούλεψε πάνω στη κυματομηχανική. Από το 1932 ήταν καθηγητής της θεωρητικής φυσικής στη Σχολή των Επιστημών στη Σορβόννη και δίδαξε εκεί μέχρι το 1962. Ήταν μέλος πολλών επιστημονικών ενώσεων (Γραφείο Μέτρων και Σταθμών, Γαλλικής Ατομικής Ενέργειας κλπ). Δημοσίευσε εργασίες για τη θεωρία πάνω στο ηλεκτρόνιο του Dirac, στη νέα θεωρία του φωτός, για τη θεωρία του Uhlenbeck πάνω στο spin, και εφαρμογές της κυματομηχανικής πάνω στην πυρηνική φυσική.

Έγραψε είκοσι πέντε βιβλία φυσικής αλλά και κάποια εκλαϊκευμένα βιβλία φιλοσοφίας πάνω στη μοντέρνα φυσική, όπως "Matter and Light: The New Physics" (1939), "The Revolution in Physics" (1953), "Physics and Microphysics" (1960) "New Perspectives in Physics "(1962). Το 1952 βραβεύτηκε από την UNESCO για τις προσπάθειές του για την κατανόηση της μοντέρνας φυσικής από το ευρύ κοινό. Πέθανε στις 19 Μαρτίου του 1987.

Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ονομάζουμε το σύνολο των διαφόρων ειδών ακτινοβολίας που υπάρχουν στη φύση. Το ορατό μέρος της ακτινοβολίας είναι το φως. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαδίδεται υπό τη μορφή εγκαρσίων κυμάτων. Οι διευθύνσεις των εντάσεων του ηλεκτρικού πεδίου Ε και του μαγνητικού πεδίου Β είναι κάθετες στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Το χρώμα της φωτεινής ακτινοβολίας καθορίζεται από τη συχνότητα f ή v. Η συχνότητα μιας ακτινοβολίας είναι χαρακτηριστικό μέγεθος για αυτήν και δεν αλλάζει. Ισχύει η σχέση: c=λ • f (θεμελιώδης νόμος κυματικής) Το 1900 ο Max Planck υποστήριξε ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εκπέμπεται ή απορροφάται από τα άτομα της ύλης όχι κατά συνεχή τρόπο αλλά ασυνεχώς. Κάθε άτομο εκπέμπει ή απορροφά στοιχειώδη ποσά ενέργειας που ονομάζονται κβάντα ενέργειας.

Κβάντο ενέργειας είναι το ελάχιστο ποσό ενέργειας μιας εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Ισχύει η σχέση: Ε= h • f = h • (c/λ) όπου: Ε=το κβάντο ενέργειας σε J h=η σταθερά του Planck σε J • s f=η συχνότητα της ακτινοβολίας σε sˉ¹ Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του Max Planck η ενέργεια της ακτινοβολίας είναι κβαντισμένη, δηλαδή παίρνει ορισμένες τιμές (πολλαπλάσια της ποσότητας h · f ). Η ολική ενέργεια μιας ακτινοβολίας δίνεται από τη σχέση: Εολ = k · Ε = k · hf / k: μεγάλος φυσικός αριθμός

Συμπερασματικά: α) Η συχνότητα μιας ακτινοβολίας ΔΕΝ εξαρτάται από το μέσο διάδοσης. β) Η κβαντική θεωρία του Planck δεν αναιρεί την κυματική φύση του φωτός. Το φως και γενικά η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εμφανίζει άλλοτε κυματικό και άλλοτε σωματιδιακό χαρακτήρα. Εξάλλου, ο Einstein υποστηρίζοντας ότι η Η/Μ ακτινοβολία έχει και σωματιδιακό χαρακτήρα, εισήγαγε την έννοια του φωτονίου, το οποίο είναι σωματίδιο αμελητέας μάζας που διαθέτει ενέργεια Ε = h · f

ΑΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ BOHR Ο Bohr μελέτησε το άτομο του υδρογόνου και κατέληξε σε δύο συνθήκες: 1η συνθήκη (μηχανική συνθήκη): Το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένες κυκλικές τροχιές καθορισμένης ακτίνας και ενέργειας. Οι τροχιές αυτές λέγονται στιβάδες.

Η ενέργεια του ηλεκτρονίου είναι κβαντισμένο μέγεθος, δηλαδή παίρνει μόνο ορισμένες επιτρεπτές τιμές. Με την αύξηση του κύριου κβαντικού αριθμού n, αυξάνεται η απόσταση του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα και η ενέργειά του. Όταν το ηλεκτρόνιο κινείται στη στιβάδα Κ έχει την ελάχιστη ενέργεια και λέμε ότι το άτομο βρίσκεται σε θεμελιώδη κατάσταση. Αν το ηλεκτρόνιο βρεθεί σε υψηλότερη ενεργειακή στάθμη, τότε το άτομο βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση. Όταν το ηλεκτρόνιο του ατόμου Η βρεθεί πολύ μακριά από τον πυρήνα, τότε η ενέργειά του θεωρείται ότι είναι μηδέν και ότι το ηλεκτρόνιο δεν ανήκει στο άτομο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ιονισμός.

2η συνθήκη (οπτική συνθήκη) Όταν το ηλεκτρόνιο κινείται σε μια ορισμένη στιβάδα, η ενεργειακή του κατάσταση είναι σταθερή και δεν εκπέμπει ακτινοβολία. Αν προσφερθεί ενέργεια στο ηλεκτρόνιο, τότε θα μεταπηδήσει από στιβάδα μικρότερης σε στιβάδα υψηλότερης ενέργειας. Αντίθετα, αν το ηλεκτρόνιο μεταπηδήσει από στιβάδα μεγαλύτερης σε στιβάδα μικρότερης ενέργειας, τότε έχουμε εκπομπή φωτονίου (κβάντου ενέργειας).Να σημειώσουμε ότι η φύση λειτουργεί σύμφωνα με την αρχή της ελαχίστης ενέργειας και συνεπώς το ηλεκτρόνιο στο άτομο του Η τείνει να βρίσκεται στην θεμελιώδη κατάσταση, να κινείται δηλαδή στην στιβάδα Κ. Επίσης, το ατομικό αυτό πρότυπο ισχύει για το άτομο του Η και για τα ιόντα με 1 μόνο e και δεν μπορεί να εξηγήσει τα φάσματα εκπομπής των πολυηλεκτρονιακών ατόμων.

Διατύπωσε την κβαντική θεωρία για την κυματική φύση του ηλεκτρονίου Διατύπωσε την κβαντική θεωρία για την κυματική φύση του ηλεκτρονίου. Ο Einstein είχε πει: το φως συνίσταται από κυμάνσεις πολύ μικρού μήκους κύματος οπότε είναι δυνατόν, κάτω από ορισμένες συνθήκες, να συμπεριφερθεί σα να αποτελούνταν από σωματίδια. Έτσι, ο de Broglie είπε ότι ένα κινούμενο σωματίδιο έχει και κυματική φύση, δηλαδή συμπεριφέρεται ως Η/Μ ακτινοβολία με ορισμένο μήκος κύματος. Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας βρίσκεται ως εξής: Ε=mc² => mc²=hf => mc²=h(c/λ) , διότι c=λ∙f E=hf mc²=h(c/λ) => λ=h/mc => λ=h/p όπου: p=η ορμή του σωματιδίου και h= η σταθερά του Planck

WERNER KARL HEISENBERG

Γεννήθηκε στο Βύρτσμπουργκ της Γερμανίας στις 5 Δεκεμβρίου 1901. Σπούδασε από το 1920 Θεωρητική Φυσική στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου. Μπήκε στο πνεύμα της Κβαντικής Φυσικής τόσο γρήγορα, ώστε μετά από μερικούς μήνες έδωσε λύσεις σε σημαντικά προβλήματα (π.χ. Φαινόμενο Ζέεμαν). Το 1923 ανακηρύχθηκε διδάκτωρ. Το 1924 έγινε βοηθός του Μαξ Μπορν στο Γκέτινγκεν. Το 1927 διατύπωσε την «Αρχή της απροσδιοριστίας», μετά από στενή συνεργασία με τον Νιλς Μπορ. Το 1927, σε ηλικία 26 ετών έγινε καθηγητής της Θεωρητικής Φυσικής στη Λειψία. Το 1932 βραβεύτηκαν οι εργασίες του στην Κβαντική Μηχανική με το Νόμπελ της Φυσικής.

Το 1937 στο Μόναχο όταν επρόκειτο να πληρωθεί η έδρα Θεωρητικής Φυσικής του Ζόμερφελντ, ήταν προφανές ότι μόνο ο Χάιζενμπεργκ ήταν δυνατόν να την καταλάβει. Αυτή την επιλογή προσπάθησαν να παρεμποδίσουν οι ναζιστικοί κύκλοι για αρκετά χρόνια, επειδή ο Χάιζενμπεργκ είχε υποστηρίξει επιστημονικά πορίσματα που είχαν δημοσιεύσει οι «Εβραίοι» Αϊνστάιν και Λίζε Μάιτνερ (η συνεργάτιδα του χημικού Όττο Χαν, με τον οποίο είχε στενή σχέση ο Χάιζενμπεργκ). Το 1940 με την έναρξη του πολέμου αναγκάστηκαν να υποχωρήσουν οι ναζί, επειδή οι γνώσεις του Χάιζενμπεργκ ήταν απαραίτητες για τις έρευνες στην πυρηνική φυσική. Μετά τον πόλεμο συνέβαλε σημαντικά στην επιστημονική ανόρθωση της Γερμανίας, της οποίας τα πανεπιστημιακά εργαστήρια είχαν υποστεί καταστροφές και είχαν αποψιλωθεί από τεράστιο αριθμό επιστημόνων στο εξωτερικό. Πέθανε σε ηλικία 75 ετών στο Μόναχο στις 1 Φεβρουαρίου 1976 και άφησε επτά παιδιά. http://www.youtube.com/watch?v=a8FTr2qMutA  

1932: Βραβείο Νόμπελ Φυσικής Μελέτησε το πλανητικό πρότυπο του Bohr για τη δομή του ατόμου σε μια προσπάθεια κατανόησης των περιορισμών και οδηγήθηκε στην αναζήτηση της θεωρητικής βάσης ενός νέου ατομικού προτύπου. Στη νέα θεωρία οι περιορισμοί δεν τίθενται πλέον αξιωματικά, αλλά επιβάλλονται ως άμεση απόρροια της θεωρίας και οι μεταβλητές δεν είναι σκοτεινές, απρόσιτες δομές, αλλά “παρατηρήσιμες” ποσότητες, δηλαδή μετρήσιμες. Έτσι, το 1927, διατύπωσε την αρχή της αβεβαιότητας ή απροσδιοριστίας: “ Είναι αδύνατος ο ταυτόχρονος προσδιορισμός της θέσης και της ορμής ενός σωματιδίου.”

Η αρχή της απροσδιοριστίας εκφράζεται μαθηματικά με τις σχέσεις: Δx ∙ Δυ ≥ h/4πm => Δx ∙ Δp ≥ h/4π όπου: Δx= η αβεβαιότητα ως προς τη θέση του σωματιδίου Δυ= η αβεβαιότητα ως προς την ταχύτητα του σωματιδίου Δp= η αβεβαιότητα ως προς την ορμή του σωματιδίου Σύμφωνα με την αρχή αυτή, όσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια για τον προσδιορισμό της θέσης του σωματιδίου τόσο μεγαλύτερη αβεβαιότητα υπάρχει κατά τον προσδιορισμό της ορμής του, και αντίστροφα. Στην περίπτωση μεγάλων σωμάτων τα σφάλματα είναι αμελητέα. Ωστόσο, στην περίπτωση υποατομικών σωματιδίων τα σφάλματα αυτά δεν μπορούν να θεωρηθούν αμελητέα και κατά συνέπεια υπάρχει ΠΑΝΤΑ αβεβαιότητα είτε ως προς τη θέση είτε ως προς την ορμή τους. Η αποδοχή της αρχής της απροσδιοριστίας οδήγησε αυτόματα στην κατάρριψη του ατομικού προτύπου του Bohr.

ERWIN SCHRODINGER

Το φθινόπωρο του 1898 εγγράφηκε στο Akademisches Gymnasium. Ο Erwin Schrödinger ήταν Αυστριακός φυσικός. Ασχολήθηκε με τη Στατιστική φυσική, τη Θερμοδυναμική, την Ηλεκτροδυναμική, την Κοσμολογία, τη Βιολογία, τη Φιλοσοφία, αλλά κυρίως με την Κβαντική φυσική, ανακαλύπτοντας την περίφημη κυματική εξίσωση που φέρει το όνομά του. Τιμήθηκε μαζί με τον Πολ Ντιράκ (Paul Dirac, 1902-1984) με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για τις εργασίες του πάνω στην ατομική θεωρία. Γεννήθηκε στις 12 Αυγούστου 1887 στη Βιέννη και πέθανε στις 4 Ιανουαρίου του 1961 στην Βιέννη. Δε φοίτησε σε σχολείο μέχρι την ηλικία των 10 ετών, αλλά δεχόταν κατ' οίκον μαθήματα από ιδιώτη εκπαιδευτή. Το φθινόπωρο του 1898 εγγράφηκε στο Akademisches Gymnasium. Αποφοίτησε το 1908 και την ίδια χρονιά εγγράφηκε στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης για να σπουδάσει Θεωρητική Φυσική. Το 1910 έλαβε το διδακτορικό του με το θέμα της διατριβής του να είναι "Περί ηλεκτρικής αγωγιμότητας στην επιφάνεια μονωτών σε υγρή ατμόσφαιρα".  

Ολοκληρώνοντας τις σπουδές του έγινε βοηθός του καθηγητή Franz Exner, καθοδηγώντας την πρακτική εξάσκηση των φοιτητών. Με την έναρξη του Α' Παγκοσμίου Πολέμου κλήθηκε να υπηρετήσει και τοποθετήθηκε ως αξιωματικός σε μονάδα Πυροβολικού. Με τη λήξη του Πολέμου επέστρεψε στην εργασία του. Το 1920 έλαβε ακαδημαϊκή θέση ως βοηθός του Καθηγητή Max Wien. Στη συνέχεια έγινε έκτακτος καθηγητής στη Στουτγκάρδη και τακτικός καθηγητής στο Μπρέσλαου (σημ. Βρότσλαβ). Ακολούθησε η ανάληψη της θέσης του Καθηγητή στη Ζυρίχη, όπου εγκαταστάθηκε για έξι χρόνια. Η περίοδος αυτή ήταν ίσως η πιο γόνιμη γι' αυτόν, καθώς ασχολήθηκε με πολλά θέματα Θεωρητικής Φυσικής, κυρίως με θέματα θερμότητας και θερμοδυναμικής (τον ενδιέφερε ιδιαίτερα η θεωρία του Μπόλτσμαν).

  Ασχολήθηκε, επίσης, και με θέματα οπτικής και φυσιολογίας των χρωμάτων, συνέπεια των επαφών του με τον συνάδελφο και φίλο του Kohlrausch, τον Έξνερ και τις διαλέξεις του Helmholtz. Στο τέλος αυτής της περιόδου έκανε και μια από τις πλέον σημαντικές ανακαλύψεις του, γνωστή ως κυματική Εξίσωση του Σρέντινγκερ (πρώτο ήμισυ του 1926). Αυτή η ανακάλυψη έγινε επειδή οι κβαντικές συνθήκες του Μπορ δεν τον ικανοποιούσαν. Ο Σρέντινγκερ πίστευε ότι η λύση σχετιζόταν με το πρόβλημα των χαρακτηριστικών ριζών (eigenvalue problem). Γι' αυτή του την εργασία ο Σρέντινγκερ τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ το 1933, από κοινού με τον Πολ Ντιράκ (Paul Dirac). Το 1927 ο Σρέντινγκερ μετακόμισε στο Βερολίνο όπου αντικατέστησε τον Μαξ Πλανκ.

  Η γερμανική πρωτεύουσα ήταν, εκείνη την εποχή, επίκεντρο μεγάλης επιστημονικής δραστηριότητας. Ωστόσο, όταν το 1933 στην εξουσία ανέβηκε το Εθνικοσοσιαλιστικό Κόμμα του Χίτλερ, ο Σρέντινγκερ αποφάσισε ότι δεν του ήταν πλέον δυνατό να ζήσει στη Γερμανία και μετακόμισε, αυτή τη φορά στην Αγγλία. Ανέλαβε μια θέση στην Οξφόρδη, όταν το 1934 του προτάθηκε μόνιμη θέση από το Πανεπιστήμιο Πρίνστον στις ΗΠΑ, την οποία όμως δεν δέχτηκε. Το 1936 του προτείνεται θέση στο Πανεπιστήμιο του Γκρατς και ο Σρέντινγκερ δέχεται, κυρίως επειδή νοσταλγούσε την πατρίδα του, πράγμα που υπερνίκησε την φρόνησή του. Το 1938 όμως, η Αυστρία προσαρτάται στο Χιτλερικό Ράιχ και ο Σρέντινγκερ βρίσκεται σε εξαιρετικά δύσκολη θέση, επειδή η φυγή του από τη Γερμανία το 1933 θεωρήθηκε ως εχθρική προς το Ράιχ πράξη.

Κατάφερε να διαφύγει αρχικά στην Ιταλία, απ' όπου επανήλθε στην Οξφόρδη και ύστερα στο Πανεπιστήμιο της Γάνδης (Ghent). Μετά από σύντομη παραμονή εκεί τοποθετήθηκε ως Διευθυντής της Σχολής Θεωρητικής Φυσικής στο Ίδρυμα Ανωτάτων Σπουδών, που μόλις είχε δημιουργηθεί στο Δουβλίνο (Ιρλανδία). Παρέμεινε εκεί ως το 1955, οπότε και συνταξιοδοτήθηκε. http://www.youtube.com/watch?v=IOYyCHGWJq4  

1933: Βραβείο Νόμπελ Φυσικής Του απονεμήθηκε το βραβείο για τη συμβολή του στην ανάπτυξη της κυματικής θεωρίας της ύλης καθώς και άλλων θεμελιωδών αρχών της κβαντομηχανικής. Ο De Broglie είχε διατυπώσει ότι τα σωματίδια έχουν διττή φύση (υλική και κυματική) και έτσι ο Schrodinger εισήγαγε μια θεωρία για την περιγραφή αυτού του συστήματος με τη βοήθεια κυματοσυναρτήσεων. Οι λύσεις Ψ των εξισώσεων Schrodinger είναι γνωστές ως κυματοσυναρτήσεις Ψ ή ως ατομικά τροχιακά. Από την επίλυση, υπολογίζουμε: α) Την ενέργεια του ηλεκτρονίου, η οποία είναι κβαντισμένο μέγεθος (δηλαδή παίρνει ορισμένες επιτρεπτές τιμές). β) Την πιθανότητα εύρεσης του ηλεκτρονίου σε μια περιοχή του χώρου γύρω από τον πυρήνα.

Τα ατομικά τροχιακά αποτελούν συναρτήσεις θέσης του ηλεκτρονίου και έχουν τη μορφή Ψ(x,y,z) όπου x,y,z είναι οι συντεταγμένες στο χώρο που καθορίζουν τη θέση του e γύρω από τον πυρήνα. Στις μεταβλητές των εξισώσεων συμπεριλαμβάνονται και η ενέργεια Ε του e καθώς και ο χρόνος t. Ωστόσο, οι λύσεις αυτές δεν έχουν φυσική σημασία. Κατά κάποιο τρόπο μπορούμε να υποστηρίξουμε ότι αν Ψ=0 υποδηλώνεται η απουσία e γύρω από τον πυρήνα και ότι αν Ψ≠0 υποδηλώνεται η παρουσία ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα. Φυσική σημασία έχει το Ψ², το οποίο εκφράζει την πιθανότητα εύρεσης του ηλεκτρονίου σε ένα ορισμένο σημείο του χώρου γύρω από τον πυρήνα. Οι εξισώσεις εφαρμόζονται και για πολυηλεκτρονιακά άτομα προσεγγιστικά, ωστόσο τα αποτελέσματα στα οποία καταλήγουν είναι ακριβή! Επίσης, δεν είναι δυνατόν να εφαρμοστούν για το φωτόνιο, παρά μόνο για υλικά σωματίδια.

Ολοκληρώνοντας την αναφορά μας στη συμβολή του έργου του Schrodinger στην κβαντομηχανική, αξιοσημείωτη είναι η έννοια του ηλεκτρονιακού νέφους, ως απόρροια των παραπάνω δυσνόητων γεγονότων: Σύμφωνα με τις σύγχρονες απόψεις, το eˉ μπορεί να θεωρηθεί ως ταχύτατα κινούμενο σωματίδιο. Αν ήταν δυνατή μια διαρκής φωτογραφική απεικόνιση της κίνησής του, θα εμφανιζόταν ένα σύννεφο από κουκκίδες, γνωστό ως ηλεκτρονιακό νέφος. Το ηλεκτρονιακό νέφος δεν έχει καθορισμένα όρια αφού το ηλεκτρόνιο μπορεί να βρεθεί και σε μεγάλη απόσταση από τον πυρήνα. Συνεπώς, ηλεκτρονιακό νέφος είναι το σύνολο των διαδοχικών θέσεων γύρω από τον πυρήνα από τις οποίες διέρχεται το ηλεκτρόνιο.

PAUL ADRIEN MAURICE DIRAK

Γεννήθηκε στο Bristol της Αγγλίας, το 1902 Γεννήθηκε στο Bristol της Αγγλίας, το 1902. Εκεί σπούδασε αρχικά μηχανικός και ξεκίνησε την ενασχόλησή του με τη θεωρητική μηχανική, αφού πήρε το πτυχίο του, όντας συνεπαρμένος από τις θεωρίες του Einstein. Έμεινε στο Bristol και σπούδασε μαθηματικά εκεί, από όπου και αποφοίτησε με άριστα. Έπειτα κατάφερε, μέσω μιας υποτροφίας, να μεταβεί στο κολέγιο του St. John στο Κέιμπριτζ, όπου και μελέτησε περαιτέρω τη Θεωρητική Φυσική και τις σύγχρονες εξελίξεις της. Μέσα σε μερικά χρόνια είχε καταφέρει να ολοκληρώσει την εργασία που του χάρισε το βραβείο Νόμπελ (1933) κι ακολούθησε μία λαμπρή καριέρα πανεπιστημιακού καθηγητή.

Έργα του είναι: Παραδόσεις κβαντομηχανικής (Lectures Quantum Mechanics, 1966), Η ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας (The Development οf Quantum Τheοry, 1971), Spίnοrs in Hilbert Space (1974) Γενική θεωρία της σχετικότητας (General Τheοry οf Relativity, 1975) Πέθανε στη Φλόριντα των ΗΠΑ στις 20 Οκτωβρίου του 1984, στο Πανεπιστήμιο της οποίας ήταν καθηγητής τα τελευταία είκοσι χρόνια της ζωής του.  

1933: Βραβείο Νόμπελ Φυσικής μαζί με τον Schrodinger Το 1926 διατύπωσε τη θεωρία για τους νόμους που διέπουν την κίνηση των στοιχειωδών σωματιδίων, ενώ από μια εξίσωση κύματος περιγράφει την κατάσταση ενός κβάντου με spin=1/2. Δηλαδή, ουσιαστικά διατύπωσε τη θεωρία της ιδιοπεριστροφής ενός ηλεκτρονίου. Πρωτού ασχοληθούμε με την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου, θα αναφερθούμε συνοπτικά στους κβαντικούς αριθμούς που αφορούν το ηλεκτρόνιο. Οι κβαντικοί αριθμοί είναι 3 παράμετροι (n, l, ml) που προκύπτουν από την επίλυση της εξίσωσης Schrodinger και καθορίζουν την ενεργειακή κατάσταση του ηλεκτρονίου. α) Κύριος κβαντικός αριθμός (n): καθορίζει την ενέργεια του ηλεκτρονίου και το μέγεθος του ηλεκτρονιακού νέφους β) Δευτερεύων ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός (l): καθορίζει το σχήμα του ηλεκτρονιακού νέφους και την άπωση μεταξύ των ηλεκτρονίων

γ) Μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml): καθορίζει τον προσανατολισμό του ηλεκτρονιακού νέφους. Έτσι με βάση την έννοια του ατομικού τροχιακού μπορούμε να ορίσουμε πιο σωστά: Στιβάδα είναι το σύνολο των ατομικών τροχιακών με ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό. Υποστιβάδα είναι το σύνολο των ατομικών τροχιακών με τις ίδιες τιμές n και l. (οι υποστιβάδες συνθέτουν τις στιβάδες!) Αργότερα, καθορίστηκε και ο κβαντικός αριθμός του spin (ms). Καθορίζει την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου γύρω από νοητό άξονα διερχόμενο από το κέντρο του. Δε συμμετέχει στη διαμόρφωση της ενέργειας του ηλεκτρονίου ούτε στον καθορισμό του τροχιακού. Παίρνει τιμές +1/2 και -1/2.

Δεδομένου ότι παίρνει 2 τιμές, σε κάθε τροχιακό δεν μπορούμε να έχουμε περισσότερα από 2 ηλεκτρόνια. Αν δύο ηλεκτρόνια έχουν ίδιο κβαντικό αριθμό spin τότε έχουν παράλληλο spin, απωθούνται και χαρακτηρίζονται μονήρη. Αν δύο ηλεκτρόνια έχουν διαφορετική τιμή κβαντικού αριθμού spin τότε έχουν αντίθετο ή αντιπαράλληλο spin, έλκονται και σχηματίζουν ζεύγος ηλεκτρονίων. Σύμφωνα με τα παραπάνω, οι 4 κβαντικοί αριθμοί περιγράφουν πλήρως την κατάσταση του e στο άτομο, δηλαδή αποτελούν την ταυτότητα του ηλεκτρονίου. Καταλήγοντας, ο Heisenberg είχε δηλώσει πολύ στοχευμένα: « Καθετί που ανακαλύπτεται από ενεργό παρατήρηση δεν είναι ένα απόλυτο δεδομένο, αλλά σχετικοποιείται από τη θεωρία και επεκτείνεται στις συνθήκες της παρατήρησης. »

Βιντεο http://www.youtube.com/watch?v=IOYyCHGWJq4   http://www.youtube.com/watch?v=a8FTr2qMutA

…ΤΕΛΟΣ