Inteligência Epistêmica

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Convivendo na MATRIX...

terça-feira, 24 de maio de 2011

Prêmio Nobel FISÍCA (2001 - 2010)


De simples para Sistemas Complexos
Se todas as propriedades das partículas elementares, assim como as forças que atuam entre eles eram conhecidos em todos os detalhes, seria então possível prever o comportamento de todos os sistemas compostos de partículas tal? A procura para os blocos de construção definitiva da natureza e da descrição teórica adequada de suas interações (no macro, bem como a escala micro), foi parcialmente motivada por um programa tão reducionista. Todos os cientistas não concorda que tal síntese é possível, mesmo em princípio. Mas mesmo se fosse verdade, os cálculos do comportamento do sistema complexo que muito em breve será impossível segurar quando o número de partículas e interações do sistema é aumentada. Os sistemas complexos multi-partículas são descritos em termos de modelos simplificados, onde apenas as características mais essenciais de suas composições de partículas e interações são usados como pontos de partida. Muitas vezes, observa-se que desenvolver sistemas complexos recursos chamados de "propriedades emergentes" não, francamente previsível a partir das interações básicas entre os seus constituintes.
Núcleos atômicos
Os primeiros sistemas complexos do ponto de reducionista de vista são os nucleons, ou seja, os nêutrons e prótons composto por quarks e glúons. O segundo é o núcleo atômico, o que para uma primeira aproximação são compostos de núcleos separados. O primeiro modelo avançado de estrutura nuclear foi o modelo do escudo nuclear, colocar até o final da década de 1940 por Maria Goeppert-Mayer e D. Johannes Jensen, que percebeu que, pelo menos, para que os núcleos com forma quase esférica, os núcleons exterior encher os níveis de energia como os elétrons em átomos. No entanto, a ordem é diferente, é determinada por um outro potencial comum e pelo acoplamento spin-órbita específicas forte das forças nucleares. Seu modelo explica que os núcleos com os chamados "números mágicos" de prótons ou nêutrons são particularmente estáveis. Eles dividiram o Prêmio de Física em 1963, juntamente com Eugene Wigner, que tinha formulado os princípios fundamentais de simetria importante tanto na física nuclear e de partículas.
Núcleos com números nucleon longe as mágicas não são esféricos. Niels Bohr já havia trabalhado com um modelo de gota líquida para esses núcleos deformados, que pode assumir formas elipsoidais, e em 1939 verificou-se que a excitação de certos núcleos fortemente deformadas poderia levar a fissão nuclear, ou seja, o rompimento de tais núcleos em dois fragmentos pesados. Otto Hahn recebeu o Prêmio de Química em 1944 (premiado em 1945) para a descoberta deste novo processo. A forma não-esférica de núcleos deformados permite que os novos coletivos, graus de liberdade rotacionais, como fazem também as vibrações coletivas de nucleons. Modelos que descrevem tais excitações dos núcleos foram desenvolvidos por James Rainwater, Aage Bohr (filho de Niels Bohr) e Mottelson Ben, que receberam conjuntamente o Prêmio de Física em 1975.
Os modelos nucleares mencionadas acima, foram baseadas não só em geral, princípios orientadores, mas também sobre o aumento da informação constante da espectroscopia nuclear. Harold C. Urey descobriu o deutério, um isótopo pesado do hidrogênio, para o qual ele foi agraciado com o Prêmio de Química em 1934 . Fermi, Lawrence, Cockcroft e Walton mencionado na seção anterior desenvolveu métodos para a produção de isótopos instáveis nuclear. Para a sua prorrogação da carta de isótopos nucleares para elementos mais pesados, Edwin M. McMillan e Glenn T. Seaborg foram concedidas, novamente com um prêmio de Química (em 1951). Em 1954, Walther Bothe recebeu metade do prêmio de Física ea outra metade foi entregue a Max Born , mencionado anteriormente. Bothe desenvolveu o método de coincidência, o que permitiu espectroscopistas para selecionar seqüências relacionadas genericamente de radiação nuclear do decaimento dos núcleos. Este acabou por ser importante, particularmente para o estudo dos estados animado dos núcleos e suas propriedades eletromagnéticas.
Átomos
As conchas electrónica dos átomos, quando considerados como sistemas de muitos corpos, são mais fáceis de lidar do que os núcleos (que na verdade não contém apenas os prótons e nêutrons, mas também mais de outros, de curta duração "virtual" partículas que os átomos).Isto é devido à fraqueza e à simplicidade das forças eletromagnéticas em comparação com o "forte" forças que mantêm os núcleos juntos. Com a mecânica quântica, desenvolvida por Schrödinger, Heisenberg e Pauli, e as extensões relativista por Dirac, as principais propriedades dos elétrons atômicos poderiam ser razoavelmente bem descritas. No entanto, um problema de longa data tem-se mantido, ou seja, para resolver os problemas matemáticos relacionados com as interações mútuas entre os elétrons após a atração dominar pelos núcleos positivos foi tida em conta. Um aspecto deste foi abordada na obra de um dos mais recentes laureados Química (1998), Walter Kohn. Ele desenvolveu a "densidade funcional" método que é aplicável aos átomos livres, bem como aos elétrons em moléculas e sólidos. No início do século 20, a tabela periódica de elementos ainda não estava completo. O início da história do Prêmio Nobel inclui as descobertas de alguns dos elementos em falta, então.Lord Raleigh (John William Strutt) observou anomalias na massa atômica relativa quando amostras de oxigênio e nitrogênio foram realizadas diretamente do ar que nos rodeia, em vez de separar los a partir de compostos químicos. Ele concluiu que a atmosfera deve conter uma componente de forma inédita, que foi o argônio elemento com massa atómica 20. Ele foi agraciado com o Prêmio de Física em 1904, mesmo ano em que Sir William Ramsay obteve o Prêmio de Química para isolar o elemento hélio.
Na segunda metade do século 20, tem havido um desenvolvimento espetacular da espectroscopia atômica ea precisão com que se pode medir as transições entre estados atômicos ou moleculares que se enquadram na faixa de microondas e óptica. Alfred Kastler(que recebeu o Prêmio de Física em 1966) e seus colegas mostraram em 1950 que os elétrons em átomos podem ser colocados em selecionou subestados animado com o uso de luz polarizada. Depois de decaimento radiativo, este também pode levar a uma orientação dos spins dos átomos do estado do solo. A indução a posteriori dos transições de freqüência de rádio abriu possibilidades para medir as propriedades dos estados quantizados de elétrons em átomos em maior detalhe do que antes. Uma linha paralela de desenvolvimento levou à invenção do maser e laser, que são baseados no "amplificação da emissão estimulada de radiação" no micro-ondas fortes e de óptica (luz) Campos, respectivamente (efeitos que, em princípio, teria sido previsível a partir de equações de Einstein formulada em 1917, mas não foram discutidos em termos práticos, até o início da década de 1950).
Charles H. Townes desenvolveu o primeiro maser, em 1958. O trabalho teórico no princípio maser foi feita por Nikolai G. Basov e Aleksandr M. Prokhorov. A radiação usada pela primeira vez uma transição estimulada na molécula de amônia. É emitida uma intensa radiação de microondas, que ao contrário do que emissores naturais, foi coerente (ou seja, com todos os fótons em fase). Sua nitidez freqüência logo fez-se uma ferramenta importante na tecnologia, pois o tempo de manutenção e outros fins. Townes receberam metade do prêmio de Física de 1964 e Basov e Prokhorov compartilharam da outra metade. Para radiação na faixa óptica, lasers foram desenvolvidos posteriormente em vários laboratórios. Nicolaas Bloembergen e Arthur L. Schawlow foram distinguidos em 1981 por seu trabalho em espectroscopia de precisão laser de átomos e moléculas. A outra metade do ano, prémio que foi atribuído a Kai M. Siegbahn (filho de Manne Siegbahn), que desenvolveram um outro método de alta precisão para espectroscopia atômica e molecular baseados em elétrons emitidos a partir de conchas interior de elétrons quando atingidos por raios-X com muito bem de energia definida. Sua foto-e-espectroscopia por elétrons Auger é utilizado como uma ferramenta analítica em várias outras áreas da física e da química. A interação controlada entre elétrons atômicos e os campos electromagnéticos tem continuado a prestar cada vez mais a informação detalhada sobre a estrutura dos estados eletrônicos dos átomos. Norman F. Ramsey desenvolveu métodos de precisão com base na resposta aos sinais de radiofrequência externa por átomos livres no atômica vigas eWolfgang Paul inventou atômica "armadilhas", construído pela combinação de campos elétricos e magnéticos atuam sobre os volumes de amostra. Hans G. Dehmelt s grupo foi o primeiro a isolar partículas individuais (pósitrons), bem como átomos isolados em armadilhas desse tipo. Pela primeira vez, os pesquisadores conseguiram "comunicar" com átomos individuais por laser e sinais de microondas. Isto permitiu o estudo de novos aspectos da mecânica quântica comportamento, bem como maior precisão maior nas propriedades atômicas ea definição de padrões de tempo. Paulo e Dehmelt 1989 recebeu o Prêmio de Física e a outra metade foi entregue a Ramsey.
O último passo deste desenvolvimento envolveu o abrandamento do movimento dos átomos em armadilhas de tal forma que corresponderia a temperaturas kelvin micro, se tivessem sido, em equilíbrio térmico em um gás. Isso é feito expondo-as a "laser frio" através de um conjunto de esquemas engenhosos concebido e realizado na prática por Steven Chu ,Claude Cohen-Tannoudji e William D. Phillips , cuja pesquisa grupos manipularam átomos por colisões com fótons de laser. Seu trabalho, que foi reconhecido pelo Prêmio de Física de 1997, promete importantes aplicações em tecnologia de medição em geral, além de um aumento mais precisão ainda na determinação das quantidades atômicas.
Moléculas e Plasmas
Moléculas são compostas de átomos. Eles formam o próximo nível de complexidade quando considerada como sistemas de muitos corpos. Mas os fenômenos moleculares têm sido tradicionalmente visto como um ramo da química (como exemplificado pelo Prêmio de Química em 1936, para Petrus JW Debye), e raramente tem sido no foco de Prêmios Nobel em Física. Uma exceção é o reconhecimento do trabalho por Diderik Johannes van der Waals, que formulou uma equação de estado para as moléculas em um gás, tendo em conta a interação mútua entre as moléculas, bem como a redução do volume livre devido ao seu tamanho finito. Der Waals "equação de van tem sido um ponto de partida importante para a descrição da condensação de gases em líquidos. Ele recebeu o Prêmio de Física 1910. Jean B. Perrin estudou o movimento de pequenas partículas em suspensão na água e recebeu o Prêmio de Física 1926. Seus estudos permitiram uma confirmação da teoria estatística de Einstein do movimento browniano, bem como das leis que regem o equilíbrio de partículas suspensas sob a influência da gravidade.
Em 1930, Sir C. Venkata Raman recebeu o prêmio de Física por suas observações que a luz espalhada a partir de moléculas contidas componentes que foram deslocados em freqüência em relação à luz monocromática infalling. Essas mudanças são causadas por moléculas "o ganho ou perda de valores característicos de energia quando mudam ou vibracional movimento de rotação. A espectroscopia Raman logo se tornou uma importante fonte de informação sobre a estrutura e dinâmica molecular.
Um plasma é um estado gasoso da matéria em que os átomos ou moléculas estão fortemente ionizado. Mútuo forças eletromagnéticas, tanto entre os íons positivos entre si e os íons e elétrons livres, então são papéis dominantes, o que aumenta a complexidade em relação à situação em ponto morto ou molecular gases atômicos. Hannes Alfvéndemonstrado em 1940 que um novo tipo de movimento coletivo, chamado de "magneto-hidrodinâmica ondas" podem surgir em tais sistemas. Estas ondas desempenham um papel crucial para o comportamento de plasmas, no laboratório, bem como na atmosfera terrestre e no cosmos. Alfvén recebeu metade do prêmio de Física 1970.
Matéria Condensada
Os cristais são caracterizados por um arranjo regular de átomos. Relativamente logo após a descoberta de raios-X, foi realizado por Max von Laue, que tais raios eram difratada ao passar através sólidos cristalinos, como a luz que passa uma grade óptica. Este efeito está relacionado ao fato de que o comprimento de onda de fontes de raios-X comum coincide com distâncias típicas entre os átomos desses materiais. Foi usado pela primeira vez de forma sistemática por Sir William Henry Bragg e William Lawrence Bragg (pai e filho) para medir as distâncias interatômicas e analisar o arranjo geométrico dos átomos em cristais simples.Por seu trabalho pioneiro sobre cristalografia de raios-X (que mais tarde foi desenvolvido para um alto grau de sofisticação), eles receberam o Prêmio Nobel de Física; Laue em 1914 e Bragg, em 1915.
A estrutura cristalina é a mais estável das diferentes formas em que os átomos podem ser organizadas para formar um sólido à temperatura de certas predominante e as condições de pressão. Na década de 1930 Percy W. Bridgman inventou dispositivos através dos quais a altas pressões muito poderia ser aplicado a diferentes materiais sólidos e estudou as mudanças na sua, elétricos, magnéticos e propriedades térmicas cristalina. Muitos cristais sofrem transições de fase em tais circunstâncias extremas, com mudanças bruscas no regime geométrico de seus átomos em determinadas pressões bem definidas. Bridgman recebeu o Prêmio de Física em 1946 pelas suas descobertas no campo da física de alta pressão. Nêutrons de baixa energia tornou-se disponível em grandes números para os experimentadores através do desenvolvimento de reatores de fissão em 1940. Verificou-se que esses nêutrons, como raios X, foram úteis para a determinação da estrutura cristalina porque seus comprimentos de onda de Broglie associada também estão na faixa típica de distâncias interatômicas nos sólidos. Clifford G. Shull contribuiu fortemente para o desenvolvimento da técnica de difração de nêutrons para a determinação da estrutura cristalina, e mostrou também que o arranjo regular de momentos magnéticos dos átomos em materiais magnéticos ordenado pode dar origem a padrões de difração de nêutrons, fornecendo uma poderosa ferramenta para determinação de estruturas magnéticas. Shull foi recompensado com o Prêmio de Física em 1994, juntamente com Bertram N. Brockhouse, que se especializou em um outro aspecto do espalhamento de nêutrons em material condensado: as perdas de energia resultante quando nêutrons pequena excitar modos de vibração (fonons) em uma estrutura cristalina. Para este efeito, Brockhouse desenvolveu o espectrómetro de neutrões eixo-3, pelo qual as curvas de dispersão completa (energias fônon em função dos vetores de onda) podem ser obtidos. curvas semelhantes podem ser gravadas para vibrações em redes magnética (os modos magnon).
John H. Van Vleck fizeram contribuições significativas para a teoria do magnetismo na matéria condensada nos anos seguintes à criação da mecânica quântica. Ele calculou os efeitos da ligação química dos átomos paramagnéticos e explicou os efeitos da temperatura e campos magnéticos aplicados no seu magnetismo. Em particular, ele desenvolveu a teoria dos efeitos de campo cristalino sobre o magnetismo de compostos de metal de transição, que tem sido de grande importância para a compreensão da função dos centros ativos em compostos para a física do laser, bem como em biomoléculas. Ele dividiu o Prêmio de Física em 1977 com Philip W. Anderson e Sir Nevill F. Mott.
átomos magnéticos podem ter seus momentos de todos os ordenados na mesma direção em cada domínio (ferromagnetismo), com a alternância de cima "e" down "momentos" do mesmo tamanho (antiferromagneto simples) ou com padrões mais complicados, incluindo diferentes sublattices magnética (ferrimagnets, etc). Louis Néel EF apresenta modelos básicos para descrever e ferrimagnético material antiferromagnético, que são componentes importantes em muitos dispositivos de estado sólido. Eles têm sido amplamente estudados por técnicas de difração de nêutrons mencionados. Néel obtidos metade do prêmio de Física em 1970.
A ordenação geométrica dos átomos em sólidos cristalinos, bem como os diferentes tipos de ordem magnética, são exemplos de fenômenos gerais encomenda na natureza quando os sistemas de encontrar um arranjo energeticamente favorável, escolhendo um certo estado de simetria. Os fenômenos críticos, que ocorrem quando as transições entre os estados de simetria diferentes são abordados (por exemplo, quando a temperatura é alterada), têm um elevado grau de universalidade dos diferentes tipos de transições, inclusive os magnéticos.Kenneth G. Wilson, que recebeu o de Física Prêmio em 1982, desenvolveu a chamada teoria da renormalização-lo por fenômenos críticos em conexão com as transições de fase, uma teoria que também encontrou aplicação em teorias de campo certos de física de partículas.
Os cristais líquidos formam uma classe específica de materiais que apresentam características muito interessantes, do ponto de vista das interações fundamentais da matéria condensada, bem como para aplicações técnicas. Pierre-Gilles de Gennesdesenvolveu a teoria para o comportamento de cristais líquidos e as transições entre diferentes fases ordenadas (nemática, esmética, etc.) Ele usou a mecânica estatística também para descrever a dinâmica dos arranjos e cadeias de polímeros, mostrando que os métodos desenvolvidos para encomendar fenômenos em sistemas simples podem ser generalizados para os complexos que ocorrem em "matéria condensada mole". Para isso, ele recebeu o Prêmio de Física em 1991.
Outra forma específica de líquido que tem recebido atenção é o hélio líquido. À pressão normal, esta substância permanece líquido até a temperatura mais baixa possível. Ele também mostra efeitos de isótopos de grande porte, desde condensa em líquido de 4,2 K, enquanto que o isótopo mais raro permanece na forma gasosa até 3,2 K. O hélio foi primeiramente liquefeito por Heike Kamerlingh-Onnes em 1909. Ele recebeu o Prêmio de Física em 1913 para a produção de hélio líquido e por suas investigações sobre propriedades da matéria a baixas temperaturas. Lev D. Landau formularam conceitos fundamentais (por exemplo, a "Síndrome de Landau líquido"), muitos efeitos sobre o corpo-em matéria condensada e aplicada los com a teoria do hélio líquido, explicando fenômenos específicos que ocorrem em como a superfluidez (veja abaixo), o "Roton" excitações, e certos fenômenos acústicos. Ele foi agraciado com o Prêmio de Física em 1962.
Várias das técnicas experimentais usadas para a produção e estudo de fenômenos de baixa temperatura foram desenvolvidos por Pyotr L. Kapitsa na década de 1920 e 30. Ele estudou muitos aspectos de líquido e mostrou que era superfluido (ou seja, a fluir sem fricção) abaixo de 2,2 K. O estado superfluido mais tarde foi entendido como uma manifestação de coerência quântica macroscópica em um tipo de Bose-Einstein de condensado (previsto teoricamente em 1920), com muitas características em comum com o estado supercondutor para elétrons em condutores certo. Kapitsa recebeu metade do prêmio de Física de 1978.
No líquido, Adicional, fenômeno único show até porque cada núcleo tem um spin diferente de zero, em contraste com as de. Assim, é um tipo de partícula férmion, e não deve ser capaz de participar de Bose-Einstein, que funciona apenas para bósons. No entanto, como em supercondutividade pares de partículas de spin semi-pode formar "quase-bósons" que pode se condensar em uma fase superfluido. Superfluidade no, Cuja temperatura de transição é reduzido por um fator de mil comparada com a de líquido, Foi descoberto por David M. Lee, Douglas D. Osheroff e Robert C. Richardson, que recebeu o Prêmio de Física em 1996. Eles observaram três diferentes fases superfluido, mostrando as estruturas vórtice complexo e interessante comportamento quântico.
Elétrons na matéria condensada pode ser localizada para seus respectivos átomos como em isoladores, ou eles podem ser livres para se mover entre os sites atômica, como condutores e semicondutores. No início do século 20, era conhecido que os metais emitia elétrons quando aquecido a altas temperaturas, mas não ficou claro se isso se deveu apenas a excitação térmica dos elétrons, ou se as interações químicas com o gás circundante também estavam envolvidos. Através de experimentos realizados em alto vácuo, Owen W. Richardsonpoderia finalmente provar que a emissão de elétrons é um efeito puramente incandescente e uma lei com base na distribuição de velocidade dos elétrons no metal poderia ser formulada.Para isso, Richardson recebeu o Prêmio de Física em 1928 (premiado em 1929).
A estrutura eletrônica determina as propriedades elétricas, magnéticas e ópticas de sólidos e também é de grande importância para o seu comportamento mecânico e térmico. Tem sido uma das principais tarefas dos físicos do século 20 para medir os estados e dinâmica de elétrons e modelar o seu comportamento de modo a compreender como eles se organizam em vários tipos de sólidos. É natural que as manifestações mais inesperados e extremos do comportamento do elétron têm atraído o interesse mais forte na comunidade de físicos de estado sólido. Isso se reflete também no Prêmio Nobel de Física: diversos prémios foram atribuídos por descobertas relacionadas com a supercondutividade e para alguns dos efeitos muito específicos exibidos em determinados materiais semicondutores.
A supercondutividade foi descoberta em 1911 por Kamerlingh-Onnes, que percebeu que a resistividade elétrica de mercúrio caiu para menos de um bilionésimo de seu valor normal, quando foi resfriada bem abaixo de uma temperatura de transição de, que é cerca de 4 K. Como mencionado anteriormente, ele recebeu o Prêmio de Física em 1913. No entanto, seria necessário um longo período de tempo muito antes de ter sido entendido por elétrons podem fluir sem resistência em determinados condutores a baixas temperaturas. Mas, no início da década de 1960 Leon N. Cooper, John Bardeen e J. Robert Schrieffer formulou uma teoria baseada na idéia de que pares de elétrons (com spins opostos e direções do movimento) pode diminuir a sua energia por um valor por compartilhar exatamente a mesma deformação da rede cristalina como eles se movem. Tais "pares de Cooper" agir como partículas bosônicos. Isto lhes permite mover-se como um fluido coerente macroscópica, imperturbável, enquanto as excitações térmica (de energia) São menos energia que a energia adquirida pela formação de pares. A chamada teoria BCS foi recompensado com o Prêmio de Física em 1972.
Este avanço na compreensão da mecânica quântica conduziu base para poder avançar na supercondutores circuitos e componentes: Brian D. Josephson analisada a transferência de portadores supercondutores entre dois metais supercondutoras, separadas por uma fina camada de material condutor muito normal. Ele descobriu que a fase quântica, que determina as propriedades de transporte, é uma função de oscilação da tensão aplicada sobre esse tipo de cruzamento. O efeito Josephson tem aplicações importantes em medições de alta precisão, uma vez que estabelece uma relação entre as escalas de freqüência e tensão. Josephson recebeu metade do prêmio de Física de 1973. Ivar Giaever, que inventou e estudou as propriedades detalhadas da "junção do túnel", um componente eletrônico baseado em supercondutividade, dividiu o segundo semestre com Leo Esaki para trabalhar em fenômeno de tunelamento em semicondutores. Embora um número considerável de novas ligas supercondutoras e compostos foram descobertos ao longo dos primeiros 75 anos que se seguiram-Onnes "descoberta Kamerlingh, parecia que a supercondutividade permaneceria para sempre em baixa temperatura fenômeno típico, com o limite de temperatura de transição ligeiramente acima de 20 K. Por isso, veio como uma surpresa total quando J. Georg Bednorz e K. Alexander Müller,mostrou que um cobre-óxido de lantânio supercondutores poderiam ser feitas até 35 K por doping com pequenas quantidades de bário. Logo depois, outros laboratórios relataram que cupratos de estrutura similar foram supercondutores até cerca de 100 K. Esta descoberta de "supercondutores de alta temperatura" disparado um dos maiores esforços na física moderna: para entender o mecanismo básico para a supercondutividade desses materiais extraordinários. Bednorz e Müller dividiu o Prêmio de Física em 1987.
Movimento de elétrons na condução estado normal de metais tem sido modelado teoricamente, com grau crescente de sofisticação, desde o advento da mecânica quântica.Um dos principais passos iniciais foi a introdução do conceito de onda de Bloch, em homenagem a Felix Bloch (metade do prêmio de Física por ressonância magnética em 1952). Outro conceito importante ", o fluido de elétrons" nos condutores, foi introduzido por Lev Landau (veja líquido He). Philip W. Anderson fez diversas contribuições importantes para a teoria da estrutura eletrônica em sistemas metálicos, em especial sobre os efeitos da falta de homogeneidade nas ligas e átomos de impurezas magnéticas em metais. Nevill F. Mott trabalhou sobre as condições gerais para a condutividade eletrônica em sólidos e regras formuladas para o ponto em que um isolador se torna um condutor (a transição de Mott) ou quando a composição de parâmetros externos são alteradas. Anderson e Mott dividiu o Prêmio de Física 1977 com John H. Van Vleck para suas investigações teórico da estrutura eletrônica de sistemas magnéticos e desordenados.
Uma das primeiras Física Prêmio (1920) foi dado a Charles E. Guillaume por sua descoberta de que a expansão térmica de aço ao níquel certos, o chamado "invar" ligas, foi praticamente zero. Este prêmio foi motivado principalmente pela importância dessas ligas para medições de precisão em física e geodésia, em especial quando se refere ao metro padrão em Paris.As ligas invar têm sido amplamente utilizados em todos os tipos de dispositivos de alta precisão mecânica, relógios, etc O referencial teórico para esta independência da temperatura tem sido explicada apenas recentemente. Ainda muito recentemente (1998),Walter Kohn foi reconhecido por um Prêmio Nobel de Química por seus métodos de tratamento de intercâmbio correlação quântica, pelo qual as limitações mais importantes para o poder preditivo de cálculos de estrutura eletrônica em sólidos, bem como moléculas, foram superadas.
Nos semicondutores, a mobilidade do elétron é fortemente reduzido, porque há regiões proibidas para a energia dos elétrons que fazem parte da condução, os "gaps de energia".Foi só depois de os papéis básicos do doping de silicone ultra-pura (e mais tarde outros materiais semicondutores), com escolha de elétron-doadores ou elétron-aceitação agentes foram entendidos, que os semicondutores podem ser utilizados como componentes de engenharia eletrônica. William B. Shockley, John Bardeen (ver também Teoria BCS) e Walter H. Brattain realizadas investigações fundamentais de semicondutores e desenvolveram o primeiro transistor. Este foi o início da era da "eletrônica de estado sólido". Eles dividiram o Prêmio de Física em 1956.
Mais tarde, Leo Esaki desenvolveu o diodo túnel, um componente eletrônico que tem uma resistência diferencial negativa, uma propriedade interessante tecnicamente. É composto por dois fortemente e semicondutores dopados, que têm um excesso de elétrons de um lado da junção e um déficit no outro. O efeito de tunelamento ocorre em tensões viés maior que o gap entre a semi-condutores. Ele dividiu o Prêmio de Física de 1973 com Brian D. Josephson.
Com técnicas modernas, é possível construir-se bem definida, estruturas finas camadas de diferentes materiais semicondutores, em contato direto uns com os outros. Com tais "heteroestruturas" não se limita à faixa-lacunas fornecido por semi-condutores de materiais como silício e germânio. Herbert Kroemer analisado teoricamente a mobilidade dos elétrons e buracos nas junções heteroestruturas. Suas proposições levou à acumulação de transistores com muito características melhoradas, mais tarde chamado HEMTs (transistores de alta mobilidade de elétrons), que são muito importantes na eletrônica de hoje em alta velocidade. Kroemer sugeriu também, na mesma época como Zhores I. Alferov, a utilização de heteroestruturas duplas para oferecer condições para a ação laser. Alferov mais tarde construiu o primeiro laser semicondutor de trabalho pulsante em 1970. Isto marcou o início da era dos modernos dispositivos optoeletrônicos agora utilizado em diodos de laser, CD-players, leitores de código de barras e comunicação de fibra óptica. Alferov Kroemer e partilhou recentemente metade do prêmio de Física para o ano 2000. A outra metade foi para Jack S. Kilby, co-inventor do circuito integrado (consulte a próxima seção sobre Física e Tecnologia). Através da aplicação de tensões eletrodo adequado para tais sistemas pode-se formar "camadas de inversão", onde portadores de carga passar, essencialmente, apenas em duas dimensões. Tais camadas acabaram por ter algumas inesperadas e interessantes propriedades bastante. Em 1982, Klaus von Klitzing descobriu o efeito Hall quântico. Quando um forte campo magnético é aplicado perpendicularmente ao plano de uma camada bidimensional quase, as condições quântica são tais que um aumento do campo magnético, não dê lugar a um aumento linear de tensão nas bordas da amostra, mas um passo e um sábio. Entre essas etapas, o Salão é a resistência, Onde i's são inteiros correspondentes às órbitas eletrônicas quantizadas no avião. Uma vez que este prevê a possibilidade de medir a relação entre duas constantes fundamentais muito exatamente, tem consequências importantes para a tecnologia de medição. Klitzing recebeu o Prêmio de Física em 1985. A surpresa maior veio logo depois, quando Daniel C. Tsui e Horst L. Störmer feitos estudos refinados do efeito Hall quântico usando camadas de inversão em materiais de alta pureza ultra. Planalto apareceu no efeito Hall, não só para os campos magnéticos correspondentes ao enchimento das órbitas com um, dois, três, etc, os encargos do elétron, mas também para os campos correspondentes às cargas fracionada! Isto pode ser entendido apenas em termos de um novo tipo de fluido quântico, onde o movimento de elétrons de carga independentes e é substituído por excitações em um sistema multi-partículas que se comportam (em um campo magnético forte), como se as acusações de, estavam envolvidos. Robert B. Laughlin desenvolveu a teoria que descreve este novo estado da matéria e dividiu o prêmio de Física 1998 com Tsui e Störmer.
Às vezes, as descobertas feitas em um campo da física vir a ter importantes aplicações em diferentes áreas bastante. Um exemplo, de relevância para a física do estado sólido, é a observação por Rudolf L. Mössbauer no final dos anos 50, que os núcleos de "amortecedor" átomos podem ser ressonantemente animado por raios de devidamente escolhidos "emissor" átomos, se os átomos em ambos os casos estão ligados de tal maneira que recua são eliminados. As energias quantizadas dos núcleos nos campos elétricos e magnéticos internos do sólido pode ser medida, uma vez que correspondem às diferentes posições das ressonâncias, que são extremamente afiados. Este acabou por ser importante para a determinação da estrutura eletrônica e magnética de muitas substâncias e Mössbauer recebeu metade do prêmio de Física em 1961 e R. Hofstadter a outra metade.
Física e Tecnologia
Muitas das descobertas e teorias até aqui mencionadas nesta pesquisa, tiveram um impacto sobre o desenvolvimento de dispositivos técnicos; abrindo completamente novos campos da física ou fornecendo idéias em que tais dispositivos podem ser construídos. exemplos evidentes são as obras de Shockley, Bardeen e Brattain, que levou à transistores e iniciou uma revolução na eletrônica, ea pesquisa básica por Townes, Basov e Prokhorov, que levou ao desenvolvimento do maser e laser. Poderia também ser mencionado que os aceleradores de partículas são ferramentas importantes em várias áreas da ciência dos materiais e na medicina. Outras obras homenageado pelo Prêmio Nobel teve uma motivação mais técnica direta, ou acabaram por ser de particular importância para a construção de dispositivos para o desenvolvimento da comunicação e da informação.
Uma das primeiras Física Prêmio (1912) foi dado a Nils Gustaf Dalén para a sua invenção de uma caixa automática "válvula de sol", amplamente utilizadas para a iluminação balizas e bóias de luz. Foi com base na diferença na radiação de calor de refletir e corpos negros: um em cada três barras paralelas em seu dispositivo foi enegrecido, que deu origem a uma diferença de absorção de calor e expansão comprimento das barras durante as horas de sol.Este efeito foi usado para desligar automaticamente o fornecimento de gás durante o dia, eliminando grande parte da necessidade de manutenção no mar.
Optical instrumentação e técnicas têm sido os temas de prêmios em diversas ocasiões. Por volta da virada do século, Gabriel Lippmann desenvolveu um método para photograhy cor usando a interferência da luz. Um espelho foi colocado em contato com a emulsão de uma chapa fotográfica, de tal maneira que, quando era iluminada, reflexo no espelho deu origem a ondas estacionárias na emulsão. Desenvolvimento resultou em uma estratificação dos grãos de prata e placa, quando tal se olhou no espelho, a imagem foi reproduzida em sua cor natural. O Prêmio de Física em 1908 foi atribuído a Lippmann. Infelizmente, o método de Lippmann requer longos tempos de exposição muito. Ele foi mais tarde substituído por outras técnicas de fotografia, mas tem encontrado novas aplicações em hologramas de alta qualidade. Em microscopia óptica, foi demonstrado por Frits Zernike que até muito pouco absorvente (quase transparente) os objetos podem ser visíveis, se consistem de regiões com diferentes índices de refração. No microscópio "Zernike-fase" de contraste é possível distinguir manchas de luz que têm sofrido mudanças de fase diferentes, causadas por este tipo de heterogeneidade. Este microscópio tem sido de especial importância para a observação de detalhes em amostras biológicas. Zernike recebeu o Prêmio de Física em 1953. Em 1940,Dennis Gabor estabeleceu os princípios da holografia. Ele previu que, se um feixe incidente de luz é permitido interferir com a radiação refletida de uma matriz bi-dimensional de pontos no espaço, seria possível reproduzir uma imagem tri-dimensional de um objeto. No entanto, a concretização desta idéia teve de aguardar a invenção do laser, que pode proporcionar a necessária luz coerente para os fenômenos tais interferências a serem observados. Gabor recebeu o Prêmio de Física em 1971.
A microscopia eletrônica tem tido um enorme impacto em muitos campos das ciências naturais. Logo após a natureza ondulatória dos elétrons foi esclarecida pelo CJ Davisson e Thomson GP, percebeu-se que os comprimentos de onda curta de elétrons de alta energia faria tanto uma maior ampliação possível e resolução em relação ao microscópio óptico.Ernst Ruska feitos estudos fundamentais em óptica eletrônica e projetou o primeiro microscópio eletrônico de trabalho no início da década de 1930. No entanto, seriam necessários mais de 50 anos antes que este foi reconhecido por um Prêmio Nobel. Ruska obtido a metade do prêmio de Física de 1986, enquanto a outra metade foi dividida entre Gerd Binnig e Heinrich Rohrer , que havia desenvolvido uma maneira completamente diferente para obter imagens com alta resolução extremamente. Seu método é aplicável em superfícies de sólidos e é baseado no tunelamento de elétrons de pontas metálicas muito finas de átomos na superfície, quando a ponta é movido a distância muito próxima a ela (cerca de 1 nm). Ao manter a corrente de tunelamento constante movimento uma dica pode ser feito para acompanhar a topografia da superfície, e as imagens são obtidas por varredura sobre a área de interesse. Por esse método, átomos individuais em superfícies podem ser visualizados.
Rádio de comunicação é uma das grandes conquistas técnicas do século 20. Guglielmo Marconi experimentou na década de 1890 com a descoberta das ondas hertzianas recentemente. Ele foi o primeiro contato com um dos terminais do oscilador para o chão eo outro a um fio de alta vertical, a "antena", com um arranjo semelhante na estação de recepção. Enquanto original experimentos "Hertz foram feitas dentro de um laboratório, Marconi poderia estender a transmissão do sinal a distâncias de vários quilômetros. Uma nova melhoria foi feita por Carl Ferdinand Braun (também pai do "tubo Braunian", um osciloscópio de raios catódicos precoce), que introduziu circuitos ressonantes no osciladores hertzianas. O tunability ea possibilidade de produzir oscilações não amortecidas relativamente saída aumentou consideravelmente o alcance da transmissão, e em 1901 Marconi conseguiu estabelecer conexão via rádio através do Atlântico. Marconi e Braun 1909 dividiu o Prêmio Nobel de Física. Nesta fase, não foi entendida como ondas de rádio poderia chegar a lugares distantes (praticamente "do outro lado da terra"), mantendo em mente que eles eram conhecidos por ser da mesma natureza, como a luz, que se propaga em linhas retas em espaço livre. Sir Edward V. Appleton finalmente provou experimentalmente que uma sugestão anterior de Heaviside e Kennelly, que as ondas de rádio foram refletidas entre as diferentes camadas com diferentes condutância da atmosfera, foi a explicação correta. Appleton medir a interferência das ondas diretas e refletidas em vários comprimentos de onda, podendo determinar a altura da camada de Heaviside, além disso, ele encontrou um outro a um nível superior que ainda leva seu nome. Appleton recebeu o Prêmio de Física em 1947.
Os progressos na física nuclear e de partículas tem sido fortemente dependentes da tecnologia avançada (e às vezes uma força motriz por trás dele). Isso já foi ilustrado em conexão com as obras de Cockcroft e Walton e de Lawrence, que desenvolveram aceleradores lineares eletrostática e ciclotrões, respectivamente. Detecção de partículas de alta energia também é um desafio tecnológico, cujo sucesso tem sido reconhecido por vários prêmios Nobel.
O Prêmio de Física em 1958 foi outorgado ao Pavel A. Cherenkov, M. Il'ja Frank e Igor Y. Tamm pela descoberta e interpretação do Efeito Cherenkov. Esta é a emissão de luz, dentro de um cone de ângulo de abertura específica em torno da trajetória de uma partícula carregada, quando a velocidade exceder a velocidade da luz no meio em que se move. Desde este ângulo do cone pode ser usado para determinar a velocidade da partícula, o trabalho por esses três físicos logo se tornou a base para o desenvolvimento do detector frutífera. A visualização das trajetórias de partículas que participam nas reações é necessário que a interpretação correta dos eventos que ocorrem a altas energias. Os primeiros experimentos com baixas energias relativamente utilizados os rastros deixados em emulsões fotográficas.Charles TR Wilson desenvolveu uma câmara em que as partículas foram tornados visíveis pelo fato de que eles deixam rastros de gás ionizado por trás deles. Na câmara de Wilson que o gás é feito para expandir, de repente, o que diminui a temperatura e leva à condensação do vapor em torno dos pontos ionizado, essas gotas são então fotografadas sob luz forte. Wilson recebeu metade do prêmio de Física em 1927, a outra metade foi entregue a Arthur H. Compton. Um passo em frente na mesma direção veio muito mais tarde, quando Donald A. Glaserinventou a "câmara de bolhas". Na década de 1950 tinha alcançado as energias aceleradores de 20-30 GeV e métodos anteriores eram insuficientes, pois a câmara de Wilson no trajecto do gás teria sido excessivo. Os núcleos atômicos em uma câmara de bolhas (geralmente contendo hidrogênio líquido) são usados como alvos, e as trilhas de partículas produzidas podem ser seguidas. Na temperatura de operação do líquido é superaquecido e qualquer descontinuidade, como uma região ionizada, imediatamente leva à formação de pequenas bolhas. melhorias essenciais foram feitas por Luis W. Alvarez , em especial sobre as técnicas de gravação e análise dos dados. Seu trabalho contribuiu para uma rápida ampliação do número de partículas elementares conhecidas até então conhecidos, em especial os chamados "ressonâncias" (que mais tarde foram compreendidas como estados animado de sistemas compostos de quarks e glúons). Glaser recebeu o Prêmio de Física em 1960 e Alvarez, em 1968.
câmaras de bolhas foram, até o final dos anos 80, os cavalos de trabalho de todos os laboratórios de física de alta energia, mas posteriormente foi substituído por sistemas de detecção eletrônica. O último passo no desenvolvimento do detector reconhecido por um Prêmio Nobel (em 1992) é a obra de Georges Charpak . Ele estudou em pormenor os processos de ionização em gases e inventou a "câmara de arame", um cheio de detector de gás, onde os fios espaçados densamente captar sinais elétricos perto dos pontos de ionização, por que as trajetórias de partículas pode ser seguido. A câmara de fio e seus seguidores, a câmara de projeção do tempo e do fio grande câmara várias / cintiladores /Cherenkov regime detector, combinadas em sistemas complexos, tornou possível a busca seletiva para eventos extremamente raros (como a produção de quarks pesados), que estão escondidos em forte fundos de outros sinais.
O primeiro Prêmio Nobel (2000), no novo milênio foi concedido em meio a Jack S. Kilby para realizações que lançou as bases para a tecnologia da informação presente. Em 1958, fabricou o primeiro circuito integrado, onde todos os componentes eletrônicos são construídos em um único bloco de material semicondutor, mais tarde chamado "chip". Isso abriu caminho para a miniaturização e produção em massa de circuitos eletrônicos. Em combinação com o desenvolvimento de componentes baseados em heteroestruturas descritos na seção anterior (para a qual Alferov Kroemer e compartilharam da outra metade do prêmio), o que levou à "revolução das TI" que remodelou tão presente a nossa sociedade.
Outras observações
Na leitura do presente estudo, deve-se ter em mente que o número de prêmios Nobel é limitada (de acordo com as regras atuais, no máximo três pessoas podem compartilhar o Prêmio Nobel de cada ano). Até agora, 163 laureados receberam o Prêmio Nobel por suas realizações em física. Muitas vezes, durante o processo de seleção, as comissões tiveram de deixar de fora vários outros importantes, perto digno de um Nobel contribuições. Por razões óbvias, não foi possível mencionar qualquer um desses nomes e contribuições nesta pesquisa. Ainda assim, o fato de que uma conta relativamente coerente do desenvolvimento da Física pode ser formulada, articulando como aqui sobre as ideias e experiências feitas pelo Prémio Nobel, pode ser tomado como um testemunho de que a maioria das características essenciais nesta viagem fascinante para um compreensão do mundo em que vivemos têm sido cobertos pelos prêmios Nobel de Física.

2010 - Andre Geim, Konstantin Novoselov
2009 - Charles Kuen Kao, Willard S. Boyle, George E. Smith
2008 - Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa
2007 - Albert Fert, Peter Grünberg
2006 - John C. Mather, George F. Smoot
2005 - Roy Glauber J. John L. Hall, Theodor W. Hänsch
2004 - Politzer David J. Gross, H. David, Frank Wilczek
2003 - Alexei A. Abrikosov, Vitaly L. Ginzburg, Anthony J. Leggett
2002 - Raymond Davis Jr., Masatoshi Koshiba, Riccardo Giacconi
2001 - Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl E. Wieman

Erik Karlsson B. nasceu em 1931. Ele era professor de física na Universidade de Uppsala, 1975-1996 (atualmente aposentado). Ele passou os anos 1978-1980 como associado científico do CERN, em Genebra e em 1989 como Professeur convidar a Université Joseph Fourier, Grenoble. Ele foi eleito membro da Real Academia Sueca de Ciências em 1982 e como membro do seu Comitê Nobel de Física 1987-1998 (presidente em 1998). As publicações incluem: O uso de múons positivo em Metal Física (1981); Solid State Fenômenos, como visto por múons, prótons e núcleos Excited (Oxford University Press, 1995); modernos estudos de Basic Quantum conceitos e fenômenos (organizador e editor, Mundial Scientific, 1998), bem como numerosos artigos sobre o magnetismo estado sólido e nuclear, sistemas de hidrogênio-metal, fenômeno de tunelamento, etc
Este artigo é publicado como um capítulo do livro "O Prêmio Nobel: Os Primeiros 100 Anos" Agneta Wallin Levinovitz e Nils Ringertz, eds., Imperial College Press e World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.2001

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