La física moderna es una rama de la física que se desarrolló a partir del siglo XX, introduciendo nuevos conceptos y teorías que revolucionaron nuestra comprensión del universo en niveles microscópicos y macroscópicos.
A diferencia de la física clásica, que se basa en las leyes de Newton, la física moderna se centra en fenómenos que involucran partículas subatómicas, altas energías y la naturaleza cuántica del mundo.
Ramas de la física moderna
Las diferentes ramas de la física que engloba la física moderna son:
Teoría de la relatividad
La teoría de la relatividad, desarrollada por Albert Einstein, consta de dos formulaciones:
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La teoría de la relatividad especial: Esta teoría describe cómo los fenómenos físicos se comportan en sistemas inerciales en movimiento relativo uniforme entre sí. La base de la teoría de la relatividad especial se basa en dos postulados fundamentales: el principio de relatividad y la invariancia de la velocidad de la luz.
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La teoría de la relatividad general: es una extensión de la teoría de la relatividad especial que incluye la gravedad. Esta teoría propone que la gravedad no es una fuerza clásica, sino una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía.
Estas teorías describen el comportamiento de los objetos en movimiento y la gravedad en términos de espacio y tiempo curvados.
Mecánica cuántica
La mecánica cuántica es la teoría que describe el comportamiento de las partículas subatómicas, como electrones y fotones.
A diferencia de la física clásica, la mecánica cuántica introduce el concepto de la dualidad onda-partícula, donde las partículas pueden exhibir propiedades tanto de partículas puntuales como de ondas.
Física de partículas
La física de partículas se ocupa del estudio de las partículas subatómicas y las fuerzas fundamentales que actúan entre ellas. La física de partículas estudia aceleradores de partículas y detectores para investigar las partículas elementales y las interacciones fundamentales.
Cosmología
La cosmología es la rama de la física moderna que se ocupa del estudio del origen, la evolución y la estructura del universo en su conjunto. Esta disciplina busca comprender la naturaleza del universo, su composición, su expansión y cómo ha evolucionado a lo largo del tiempo.
Esta rama de la física combina conceptos y principios de la física teórica, la astronomía observacional y la astrofísica para investigar preguntas fundamentales sobre el universo.
Física de materia condensada
La física de materia condensada se centra en las propiedades de la materia en estados condensados, como sólidos y líquidos, y cómo estas propiedades emergen de la interacción de átomos y moléculas.
Esta rama de la física moderna ha llevado a avances en la electrónica, la superconductividad y los materiales avanzados.
¿Quién es el padre de la física moderna?
El título de "padre de la física moderna" es comúnmente atribuido a Sir Isaac Newton. Newton fue un destacado científico, matemático y físico inglés que vivió en los siglos XVII y XVIII. Sus contribuciones revolucionaron la comprensión de la física y sentaron las bases para la física clásica.
Newton formuló las tres leyes del movimiento, conocidas como las leyes de Newton, que describen el comportamiento de los objetos en movimiento. Además, desarrolló la ley de la gravitación universal, que explica la atracción mutua entre los objetos con masa. Estas leyes y conceptos fundamentales son fundamentales en la física clásica y sentaron las bases para los estudios posteriores en física.
Newton también trabajó en óptica, realizando experimentos con prismas y demostrando que la luz blanca se descompone en diferentes colores al pasar a través de un prisma. Su trabajo en óptica sentó las bases para el entendimiento de la naturaleza de la luz y la formación de imágenes.
Línea del tiempo de la física moderna
Línea de tiempo que destaca algunos hitos importantes en la física moderna:
1900: Max Planck introduce la teoría cuántica al proponer que la energía está cuantizada y viene en paquetes discretos llamados "cuantos".
1905: Albert Einstein publica la teoría de la relatividad especial, que revoluciona nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la energía.
1911: Ernest Rutherford establece el modelo nuclear del átomo al descubrir que la mayor parte de la masa y la carga positiva se concentra en un núcleo pequeño y denso.
1924-1927: Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg y otros desarrollan la mecánica cuántica, una teoría que describe el comportamiento de partículas subatómicas.
1927: George Gamow propone la teoría del Big Bang, que postula que el universo se originó a partir de una explosión primordial.
1932: James Chadwick descubre el neutrón, una partícula neutra en el núcleo atómico.
1938: Otto Hahn y Fritz Strassmann descubrieron la fisión nuclear, un proceso en el que un núcleo atómico pesado se divide en dos núcleos más pequeños.
1945: Primera detonación de una bomba atómica en el Proyecto Manhattan, marcando el comienzo de la era nuclear.
1954: Primera producción de energía eléctrica a partir de la energía nuclear en una planta nuclear en Obninsk, Rusia.
1964: Murray Gell-Mann y George Zweig proponen la existencia de los quarks, partículas subatómicas que componen los protones y neutrones.
1990: Se pone en marcha el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN, el acelerador de partículas más poderoso del mundo, para investigar las partículas y fuerzas fundamentales.
2012: El descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC confirma la existencia del campo de Higgs, que otorga masa a las partículas.
