Test de cultură generală. Ce este constanta lui Planck?

În anul 1900, fizicianul german Max Planck a introdus în știință o constantă misterioasă care avea să schimbe pentru totdeauna felul în care înțelegem Universul. Această valoare, cunoscută astăzi sub numele de constanta lui Planck, a devenit piatra de temelie a mecanicii cuantice și, mai târziu, a apărut chiar și într-un moment-cheie dintr-un serial popular de pe Netflix. Dar ce este, de fapt, această constantă și de ce este atât de importantă?

Mecanica cuantică se ocupă cu studierea particulelor extrem de mici care alcătuiesc materia și energia din Univers, precum și a interacțiunilor dintre ele. Constanta lui Planck este esențială pentru a descrie comportamentul acestor particule la scară microscopică.

• O eroare în măsurarea supernovelor ar putea duce la rezolvarea misterului energiei întunecate
• O hartă genetică a bolii Alzheimer dezvăluie, în premieră, activitățile ascunse ale genelor

Pentru a-i înțelege rolul, trebuie mai întâi să facem diferența dintre două domenii fundamentale ale fizicii: mecanica clasică și mecanica cuantică.

Ce este constanta lui Planck? Domeniile fundamentale ale fizicii

Mecanica clasică. Formulată de Sir Isaac Newton la sfârșitul secolului al XVII-lea, mecanica clasică descrie lumea vizibilă din jurul nostru, de la felul în care un măr cade dintr-un copac până la mișcarea planetelor în jurul Soarelui. Dacă ne imaginăm energia ca pe o cantitate de apă, atunci, în mecanica clasică, putem turna această apă în orice cantitate dorim, continuu și fără limite.

Mecanica cuantică. La nivel microscopic, însă, regulile se schimbă radical. În lumea cuantică, energia nu este continuă, ci vine în „pachete” discrete. Este ca și cum, în loc să turnăm apă, am adăuga cuburi de zahăr într-o ceașcă de cafea: putem pune unul, două sau trei, dar nu o jumătate de cub.

Această natură discretă a energiei stă la baza teoriei cuantice, iar constanta lui Planck este cea care stabilește „mărimea” acestor pachete. Ea definește cantitatea de energie pe care o poate transporta un foton (particula de lumină) în funcție de frecvența undei sale electromagnetice. Relația dintre energie și frecvență este exprimată prin formula E = h × f, unde h este constanta lui Planck, iar f reprezintă frecvența radiației.

O măsurătoare din ce în ce mai precisă

Fizicianul Fred Cooper, de la Santa Fe Institute (SUA), explică faptul că radiația electromagnetică și particulele elementare se comportă simultan ca unde și ca particule. Constanta lui Planck este cea care leagă aceste două aspecte aparent opuse. Energia electromagnetică nu poate fi transmisă continuu, ci doar sub formă de fotoni, adică particule discrete de lumină.

Un detaliu fascinant este că valoarea constantei lui Planck a fost ajustată de-a lungul timpului, pe măsură ce instrumentele de măsurare au devenit mai precise. Aceste modificări sunt infime, dar, teoretic, o variație semnificativă ar putea crea un Univers în care atomii ar fi mai mari decât stelele, ceea ce ar fi o adevărată catastrofă cosmică.

Și încă o curiozitate: în prezent, definiția kilogramului se bazează pe constanta lui Planck. Așadar, această constantă microscopică are un rol direct în stabilirea unei unități fundamentale de măsură, explică HowStuffWorks.

Pentru fanii serialului Stranger Things, poate suna familiar: în sezonul trei apare o scenă care implică valoarea constantei lui Planck. Totuși, realizatorii au făcut o mică greșeală, au folosit valoarea din 2014, deși acțiunea are loc în 1985. Un detaliu minor, dar deloc trecut cu vederea de fanii pasionați și de fizică.

Vă recomandăm să citiți și:

Rețeta perfectă de paste le-a adus oamenilor de știință un premiu Ig Nobel

Sateliții au detectat un semnal gravitațional ciudat în adâncul Pământului acum 20 de ani, arată un nou studiu

Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat două găuri negre care se orbitează una pe alta

Astronomii au găsit un obiect întunecat misterios în Universul îndepărtat