Breve História da Física Quântica [VÍDEO]

O professor Gil da Costa Marques, Univesp – Universidade Virtual do Estado de São Paulo, apresenta uma breve história da física quântica

Nesta aula, vamos cobrir um período de 50 anos, desde 1900 até o ano de 1932, na história da física quântica. A física clássica não conseguia explicar muitos fenômenos relevantes, como o efeito fotoelétrico, o espectro discreto do átomo de hidrogênio, a intensidade e a frequência da radiação emitida por um objeto aquecido, entre outros.

A teoria quântica começou com Max Planck, que propôs uma hipótese para explicar a radiação do corpo negro: a energia seria quantizada em conjunto de osciladores harmônicos, em que as energias só poderiam ter valores inteiros. Isso foi suficiente para explicar os fenômenos observados.

Em 1905, Albert Einstein propôs a teoria dos fótons, partículas que compõem a luz e que têm energia exatamente proporcional à frequência. Isso ajudou a explicar o efeito fotoelétrico, em que a incidência de luz em um material pode emitir elétrons.

Em 1913, Niels Bohr propôs um modelo para o átomo de hidrogênio, em que o elétron se movia em órbitas circulares ao redor do núcleo. O modelo de Bohr foi uma das primeiras tentativas de quantizar a energia dos elétrons, mas ainda tinha muitas limitações.

Em 1923, Louis de Broglie propôs sua tese de doutorado, em que argumentava que partículas, como elétrons e prótons, têm natureza ondulatória, e que ondas, como a luz, têm natureza corpuscular. Isso deu origem ao conceito de dualidade onda-partícula.

Em 1925, Werner Heisenberg propôs o princípio de incerteza, que afirma que é impossível medir simultaneamente a posição e o momento de uma partícula com precisão absoluta. Isso levou ao abandono da ideia de que a física deveria buscar uma descrição completa e precisa da realidade.

Em 1926, Erwin Schrödinger propôs uma equação que descreve o comportamento das partículas quânticas, como elétrons, com base em ondas de probabilidade. A equação de Schrödinger representou uma nova abordagem para a teoria quântica baseada em cálculos matemáticos.

Em 1927, Paul Dirac propôs uma equação semelhante à de Schrödinger, mas que levava em conta os efeitos da relatividade. A equação de Dirac descreveu o comportamento dos elétrons como partículas com spin e foi fundamental para a compreensão do comportamento da matéria na escala quântica.

Em 1932, James Chadwick descobriu o nêutron, partícula sem carga elétrica presente no núcleo dos átomos. A descoberta do nêutron foi importante para explicar a estabilidade dos núcleos atômicos e para a compreensão da interação forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza.

A história da física quântica é marcada pela superação de ideias clássicas e pela adoção de novos conceitos, como a quantização da energia, a dualidade onda-partícula, o princípio de incerteza e as equações de Schrödinger e Dirac. Esses conceitos foram fundamentais para o desenvolvimento da física moderna e para a compreensão da natureza na escala quântica.

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