Какие экспериментальные факты подтверждают гипотезу о существовании квантов?

Гипотеза о существовании квантов, предложенная в квантовой механике, является одной из основных идей в физике. Существует ряд экспериментальных фактов, которые подтверждают эту гипотезу. Вот некоторые из них:

1. Дискретность энергетических уровней: Эксперименты, проведенные на атомах и молекулах, подтверждают дискретность энергетических уровней. Наблюдаются спектральные линии, которые соответствуют переходам между различными энергетическими состояниями системы. Это означает, что энергия существует в дискретных порциях, называемых квантами.
2. Двойная щель: Эксперимент с двойной щелью демонстрирует корпускулярно-волновой дуализм частиц. При попытке наблюдать прохождение частиц, таких как электроны или фотоны, через две параллельные щели, на экране наблюдаются интерференционные полосы, характерные для волн. Это указывает на волновую природу частиц. Однако, когда наблюдается каждая отдельная частица, она попадает только в одну из двух щелей, что указывает на частицевую природу.
3. Квантовое туннелирование: Квантовое туннелирование — это явление, при котором частица проникает через потенциальный барьер, который по классическим представлениям должен быть непреодолимым. Это явление было экспериментально подтверждено в различных системах, от электронов в полупроводниках до атомов и молекул.
4. Квантовая интерференция и связанные с ней эксперименты: Квантовая интерференция наблюдается при взаимодействии частиц, например, фотонов или электронов, с интерферометрами или решетками. Эксперименты, такие как эксперименты с интерференцией фотонов, двухчастичная интерференция и интерферометрия с использованием молекулярных и атомных пучков, подтверждают волновую природу частиц и квантовые свойства.

Эти и другие экспериментальные факты подтверждают гипотезу о существовании квантов и корпускулярно-волновом дуализме в квантовой механике. Они показывают, что микромир имеет особые квантовые свойства, которые не могут быть объяснены классической физикой.