1. Fizika atomike, molekulare, dhe optike
Një shkencëtar ushtrie punon me njëlazer mbi një tavolinë optike.
Fizika atomike, molekulare, dhe optike (AMO) është studimi i bashkëveprimeve lëndë-lëndë
dhe dritë-lëndë në shkallën e një atomi të vetëm ose për disa struktura që përmbajnë vetëm pak
atome. Të treja deget janë të grupuara së bashku për shkak të ndërlidhjeve, ngjashmërise së
metodave që përdoren dhe shkalleve të ngjashme të energjisë. Të treja zonat përfshijnë
trajtime klasike ose kuantike; siç dihet analizimi i sistemit bëhet nga një këndvështrim mikrosokpik
(në kontrast me analizimin makroskopik).
Fizika atomike studjon çatinë elektronike të atomeve. Fusha kërkimore në kohët tona po fokusohet
në kontrollin kuantik, ftohjen dhe zënien në grackë të atomeve dhe ioneve, në përplasjet dinamike
në temperaturë të ulta si dhe në sjelljen e gazeve që bashkëveprojnë në mënyrë të dobët
(Kondensatet Bose-Ajnshtajn si dhe sistemet e holluara Fermionike të degjeneruara),në matjen me
preçision të konstanteve themelore si dhe në efektet e korrelacioneve të elektroneve në strukturën
dhe dinamikën e sistemeve. Fizika atomike është e infulencuar nga bërthama (shiko, për
shembull, ndarjen e niveleve energjitike), kurse fenomene intra-bërthamore
si fisioni dhe fuzioni konsiderohen pjesë të fizikës bërthmore.
Fizika molekulare fokusohet në struktura multi-atomike si dhe në bashkëveprimin e tyre të
brendshëm ose të jashtëm me lëndën dhe dritën. Fizika optike është e veçantë nga optika sepse ajo
nuk tenton që të fokusohet në kontrollimin e fushave klasike të dritës nga objektet makroskopike, por
në vetitë themelore të fushave optike dhe bashkëveprimit të tyre me dritën në botën mikroskopike.
2. Fizika bërthamore
Një ngjarje e simuluar në një nga detektorët CMS të Përplasësi i Madh i Hadroneve, tregon shfaqjen e bozonit
Higgs.
Fizika bërthamore merret me studimin e përbërëseve elementare të lëndës dhe energjisë, si dhe me
bashkëvepimet mes tyre. Ajo njihet gjithashtu edhe si "fizika e energjisë së lartë", sepse shumë
thërrmija elementare nuk shfaqen zakonisht, veçse në përplasje që ndodhin në energjira shumë të
larta me thërrmijat e tjera, siç ndodh në përshpejtuesit e thërrmijave.
Tani, bashkëveprimet e thërrmijave elementare përshkruhen nga Modeli Standart. Ky model merr
parasysh 12 thërrmija të njohura të lëndes të cilat bashkëveprojnë nëpërmjet forcave themelore të
fortë, të dobët, dhe asaj elektromagnetike. Dinamika e thërrmijave të lëndës përshkruhet nëpërmjet
shkëmbimit thërrmijave mesazhere që mbajnë forcat. Këto thërrmija mesazhere njihen rrespektivisht
si gluonet, W−
dhe W+
dhe bozoni Z, si dhe fotoni. Modeli Standart gjithashtu parashikon ekzistencën
e një thërrmije të njohur si bozoni Higgs, ekzistenca e të cilit nuk është verifikuar akoma.
3. Mekanika kuantike
Fig. 1: Funksioni valor i një elektroni në njëatom hidrogjeni ka nivele të caktuara energjie(rriten duke vajtur më
poshtë : n = 1, 2, 3, ...) dhemomenti këndor (duke u rritur përgjatë : s, p, d,...) Zonat më të ndritshme i
korrespondojnë një densiteti probabilistik më të larte për një matje pozicioni. Funksione valore si këto kanë
ekuivalentet e tyre si figurat e Chladnit të gjendjeve akustike të vibrimit në fiziken klasike të cilat gjithashtu janë
gjendje oshiluese : ato posedojnë një nivel të caktuar energjie si dhe kanë një frekuencë të caktuar. Momenti
këndordhe energjia janë të kuantizuara, pra mund të marrin vetëm vlera diskrete si ato që tregohen (ashtu si në
ratin e frekuencave rezonante në akustike).
Mekanika kuantike e cila ndonjëre njihet si fizika kuantike është një teori fizike, që përshkruan
sjelljen e lëndësnë rrafshin atomik e nënatomik. Është një nga shtyllat kryesore të fizikës moderne
dhe përbën themelin e shumë fushave të saj, si psh. fizikës atomike, bërthamore, fizikes së materies
së kondensuar, si edhe degë të ngjashme, siKimia kuantike.
4. Pasojat e mekanikës kuantike zakonisht nuk janë të vëzhgueshme në shkallën makroskopike, por
në atë mikroskopike. Teoria kuantike, përveç teorisë së relativitetit të përgjithshëm është në thelb të
teorive klasike, simekanika, elektromagnetizmi, dhe jep përshkrime të sakta për shumë dukuri të
pashpjegueshme më parë, si ajo errezatimit të trupave të zinj dhe orbitës së qëndrueshme të
elektronit.
Themeluesit e mekanikës kuantike ishin Uerner Hajzenberg dhe Ervin Shrëdinger. Ndihmesa të
rëndësishme në zhvillimin e saj dhanë edhe Maks Born, Paskual Xhordan, Volfgang Pauli, Nils
Bor, Paul Dirak dhe Xhon von Njuman. Konceptet themelore të mekanikës kuantike u përpunuan
gjatë viteve 1926-1935. Mekanika kuantike më pohimet e saj dallohet krejtësisht prej fizikës klasike.
Ligji i zbërthimit radioaktiv parashikon se si numri i bërthamave të pazbërthyera të një
substance të dhënë radioaktive, zvogëlohet me kalimin e kohës. Katrorët e kuq të këtij
simulimi simbolizojnë 1000 bërthamat atomike të një substance radioaktive, perioda e
gjysmëzbërthimit T e të cilës është 20 sekonda. Grafiku në zonën e poshtme të apletit
paraqet se sa pjesë të numrit të përgjithshëm të bërthamave janë ende të pa
zbërthyera (N/N0), në një çast kohe të dhënë t, e parshikuar nga ligji i mëposhtëm:
N = N0 · 2−t/T
N .... numri i bërthamave ende të pazbërthyera
N0 ... numri total i bërthamave
t .... koha
T .... perioda e gjysmëzbërthimit
5. Gjatë periodës së gjysmëzbërthimit T, është e mundur që një bërthamë e vetme të
"mbijetojë" (të mos zbërthehet), me një propabilitet prej 50 %. Në një interval
prej 2 T mundësia e bërthamës të "mbijetojë" është 25 %. Në një interval
pre 3 T mundesia e "mbijeteses" ulet në 12.5 %, e kështu me rradhë.
Megjithëse, ju nuk mund të parashikoni kohën, se kur një bërthamë e caktuar do të
zbërthehet, edhe nëse mundësia e zbërthimit të një bërthame, brenda sekondës së
ardhme është 99 %, sërisht ekziston një mundësi tjetër, që bërthama të zbërthehet pas
miliona vitesh.
6. Radioaktivitet
Simboli i radioaktivitetit
Aftësia që kanë disa elementë për të lëshuar rrezatime që klanë veti fizike të caktuara quhet dukuria e
radioaktivitetit. Në qoftë se rrezatimi ndodh vetvetiu, radioaktiviteti është natyror. Por fizikantët
zbuluan me anë të eksperimenteve laboratorike element të rinj që kanë aftësi të rrezatojnë e në këtë
rast radioaktiviteti është artificial. Gjatë dukurisë së radioaktivitetit nga bërthamat e elementëve dalin
thërrmija, vetitë e të cilave percaktojnë tre lloje rrezatimesh.
1 Rrezatimi alfa
2 Rrezatimi beta
3 Rrezatimi gama
4 Lidhje të jashtme
Rrezatimi alfa
Grimcat alfa kanë aftësi të lartë jonizuese dhe lëvizin me shpejtësi relativisht të medha por e humbin
shpejt energjinë e t
7. Rrezatimi beta
Është fluks elektronesh për bërthamat radioaktive natyrore ( beta) dhe fluks elektronesh pozitive
(pozitrone) për berthamatradioaktive artificiale (beta). Këto grimca levizinme shpejtësi afërsisht të
barabartë me shpejtësinë e dritës. Kanë aftësi të madhe depërtuese tek lëndët ku kalojnë.Kanë aftesi të
vogël jonizuese.
Rrezatimi gama
Është rrezatim që përmbanfotone me energji të lartëpor me gjatësi vale shumë të shkurtra. Kanë aftësi
të lartë deprtuëse. Nuk devijohen nga fusha magnetike Dëmtojne indet e gjalla.Duhet të mbroheminga
ky lloj rrezatimi.Por mund ta perdorim për shkatërrimin e indeve kanceroze.
