Selama abad kesembilan belas teori utama dalam fisika masih Mekanika Newtonian. Dengan kemajuan listrik, magnet, dan studi tentang cahaya, jelaslah bahwa teori itu memiliki keterbatasan. Keterbatasan muncul dalam batas terlalu kecil (ukuran atom) atau terlalu cepat (kecepatan cahaya).
Studi tentang batas kecil mengambil jalan panjang dan memiliki beberapa kontributor. Ini dimulai pada awal 1900-an dan meletakkan dasar fisika kuantum dan partikel cararn.
Max Plank dan Albert Einstein membuktikan bahwa cahaya memiliki sifat partikel diskrit, selain karakteristik gelombang yang telah diketahui (pelangi adalah contoh paling alami dari cahaya yang terlihat sebagai gelombang). Konsep ini dikenal sebagai partikel gelombang dualitas. Partikel ini dikenal sebagai foton, dan teori ini dapat diamati dalam praktik setiap kali Anda menyalakan lampu neon. Albert Einstein menerima Hadiah Nobel untuk penemuan ini (efek fotolistrik) dan bukan untuk teori relativistik. Plank juga menerima Hadiah Nobel untuk penemuannya di bidang ini.
Einstein Memuji Max Plank
Menurut Albert Einstein, Max Plank-lah yang memberikan informasi tunggal yang akhirnya menjadi fisika kuantum dan partikel. Dalam bukunya On Quantum Physics yang ditulis pada tahun 1954, ia menyatakan:
“Pada tahun seribu sembilan ratus, dalam penyelidikan murni teoritis (matematis), Max Planck membuat penemuan yang sangat luar biasa: hukum radiasi benda sebagai fungsi suhu tidak dapat diturunkan semata-mata dari Hukum elektrodinamika Maxwell. Untuk sampai pada hasil yang konsisten dengan eksperimen yang relevan, radiasi dari frekuensi tertentu f harus diperlakukan seolah-olah terdiri dari atom energi (foton) dari energi individu hf, di mana h adalah konstanta universal Planck.”
Kredit Max Plank Niels Bohr
Max Plank, dalam Origin and Development of the Quantum ory yang ditulis pada tahun 1922 mengakui Niels Bohr dan teori atom kuantumnya sebagai langkah pertama dari teori kuantum dan partikel:
“Meskipun hasil yang sampai sekarang saya kutip dari bab-bab fisika yang paling beragam, diambil secara totalitasnya, membentuk bukti yang luar biasa tentang keberadaan kuantum aksi, hipotesis kuantum menerima dukungan terkuatnya dari teori struktur atom ( Quantum ory of Spectra) diusulkan dan dikembangkan oleh Niels Bohr. Karena itu adalah banyak teori ini untuk menemukan kunci yang telah lama dicari ke gerbang negeri ajaib spektroskopi yang sejak penemuan analisis spektrum hingga hari ini dengan keras kepala menolak untuk hasil. Dan jalan setelah jelas, aliran pengetahuan baru mengalir deras tiba-tiba, tidak hanya di seluruh bidang ini tetapi ke wilayah yang berdekatan dari fisika dan kimia. Keberhasilan cemerlang pertamanya adalah derivasi formula Balmer untuk deret spektrum hidrogen dan helium, bersama-sama dengan pengurangan konstanta universal Eydberg menjadi besaran yang diketahui (35); dan bahkan perbedaan kecil konstanta Eydberg untuk kedua gas ini ap muncul sebagai konsekuensi yang diperlukan dari sedikit goyangan inti atom masif (yang menyertai gerakan elektron di sekitarnya). Sebagai sekuel datang penyelidikan seri lain dalam visual dan terutama spektrum sinar-X dibantu oleh prinsip kombinasi akal Kitz, yang baru sekarang diakui dalam signifikansi fundamentalnya.”
Model atom Bohr diajarkan bahkan sekarang di sekolah dasar: ini adalah caral yang terlihat seperti tata surya dalam bentuk mini. Mungkin tampak agak alami pada saat ini, tetapi tidak begitu alami ketika dinyatakan. Bohr datang dengan caral atomnya untuk menjelaskan mengapa percobaan tumbukan yang dijalankan untuk mengeksplorasi sifat atom menunjukkan sudut defleksi yang besar. Itu juga menjelaskan garis Balmer, yang sangat terkenal tetapi tidak dipahami.
De Broglie dan Schrodinger memperluas konsep dualitas gelombang partikel ke semua benda material, yang mengarah ke diskusi yang lebih filosofis dari fisika. Persamaan Schrodinger masih menjadi persamaan sentral untuk menjelaskan fenomena kuantum.
Heisenberg, Bohr dan Born memperkenalkan bidang statistik diskrit sebagai pengganti bidang deterministik kontinu yang diprediksi oleh Mekanika Newton. Fakta ini menjelaskan misalnya mengapa elektron tidak runtuh menuju inti atom dan memberikan pendekatan pertama untuk lokalisasi partikel.
Fisika kuantum dan partikel adalah dua cabang utama fisika, mereka dikembangkan oleh upaya bersama ratusan ilmuwan dan mereka masih diteliti hingga saat ini.