실험 물리학

Experimental physics

실험물리학은 물리현상과 실험의 관찰과 관련된 물리분야의 분야와 하위분야의 범주이다.방법은 분야마다, 갈릴레오의 실험과 같은 간단한 실험과 관찰에서부터 대형 강입자 가속기와 같은 더 복잡한 것까지 다양합니다.

개요

어니스트 러더포드 경의 연구실, 20세기 초. (9660575343)

실험물리학은 데이터 수집, 데이터 수집 방법, 그리고 (단순한 사고실험을 넘어) 상세 개념화 및 실험실 실험의 실현과 관련된 물리학의 모든 분야를 포괄합니다.이것은 종종 경험적 데이터의 획득보다 자연의 물리적 행동을 예측하고 설명하는 것에 더 관심이 있는 이론 물리학과 대조된다.

비록 실험 물리학과 이론 물리학이 자연의 다른 측면과 관련이 있지만, 그들은 둘 다 그것을 이해하는 같은 목표를 공유하고 공생 관계를 가지고 있다.전자는 우주에 대한 데이터를 제공하고, 후자는 데이터에 대한 설명을 제공하며, 따라서 데이터를 더 잘 획득하고 실험을 설정하는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다.이론 물리학은 또한 우주를 더 잘 이해하기 위해 어떤 데이터가 필요한지, 그리고 우주를 얻기 위해 어떤 실험을 고안해야 하는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있다.

역사

다른 분야로서, 실험 물리학은 갈릴레오 갈릴레이, 크리스티안 호이겐스, 요하네스 케플러, 블레이즈 파스칼, 아이작 뉴턴과 같은 물리학자들에 의해 과학 혁명이라고 알려진 초기 현대 유럽에서 확립되었다.17세기 초에 갈릴레오는 현대 과학 방법의 핵심 아이디어인 물리 이론을 검증하기 위해 실험을 광범위하게 이용했다.갈릴레오는 역학, 특히 관성의 법칙에서 몇 가지 결과를 공식화하고 성공적으로 테스트했는데, 이것은 나중에 뉴턴의 운동 법칙에서 제1법칙이 되었다.갈릴레오의 두 개의 새로운 과학에서, 등장인물들 사이의 대화는 배의 움직임과 그 배의 화물이 어떻게 그것의 움직임에 무관심한지에 대해 논한다.호이겐스는 네덜란드의 운하를 따라 보트의 움직임을 이용하여 운동량 보존의 초기 형태를 설명했다.

실험 물리학은 1687년 아이작 뉴턴 경 (1643–1727)에 의한 Philoshiae Naturalis Principia Mathematica의 출판으로 절정에 이른 것으로 여겨진다.1687년, 뉴턴은 두 가지의 포괄적이고 성공적인 물리 법칙을 상세히 설명하는 프린키피아를 출판했습니다.뉴턴의 운동 법칙은 고전 역학을 발생시키고 뉴턴의 만유인력의 법칙은 중력의 기본 힘을 설명한다.두 법칙 모두 실험과 잘 맞아떨어졌다.프린키피아는 유체역학에도 몇 가지 이론을 포함시켰다.

17세기 후반부터 열역학은 물리학자이자 화학자인 보일, 영, 그리고 많은 다른 사람들에 의해 개발되었다.1733년 베르누이는 열역학적 결과를 도출하기 위해 고전 역학과 통계적 논거를 사용하였고, 통계 역학 분야를 시작했다.1798년 톰슨은 기계적인 일을 열로 바꾸는 것을 증명했고 1847년 줄은 열과 기계적인 에너지의 형태로 에너지 보존의 법칙을 밝혔다.19세기에 루드비히 볼츠만은 통계 역학의 현대적 형태에 책임이 있다.

고전 역학과 열역학 외에도, 물리학의 또 다른 위대한 실험 연구 분야는 전기의 특성이었다.17세기와 18세기에 로버트 보일, 스티븐 그레이, 벤자민 프랭클린과 같은 과학자들에 의한 관찰은 이후의 연구를 위한 기초를 만들었다.이러한 관찰을 통해 전하와 전류에 대한 기본적인 이해도 확립되었습니다.1808년까지 John Dalton은 서로 다른 원소의 원자들이 서로 다른 무게를 가지고 있다는 것을 발견하고 원자의 현대 이론을 제안했다.

근처 전류에 의한 나침반 바늘의 편향을 관찰한 후 전기와 자기 사이의 연결을 최초로 제안한 사람은 한스 크리스티안 외스테드였다.1830년대 초에 마이클 패러데이는 자기장과 전기가 서로를 발생시킬 수 있다는 것을 증명했다.1864년 제임스 클러크 맥스웰은 왕립학회에 전기와 자기 사이의 관계를 설명하는 일련의 방정식을 제시했다.맥스웰 방정식은 또한 빛이 전자파라는 것을 정확하게 예측했다.천문학을 시작으로 자연철학의 원리는 물리학의 기본 법칙으로 결정화되었고, 이후 몇 세기 동안 설명되고 개선되었다.19세기에 이르러, 과학은 전문 연구자들과 함께 여러 분야로 나뉘었고, 물리학 분야는 논리적으로 뛰어나지만, 더 이상 과학 연구 분야 전체의 소유권을 주장할 수 없었다.

현재의 실험

CERN에 있는 LHC의 실험 작업인 CMS 디텍터 보기입니다.

주요 실험 물리학 프로젝트의 예는 다음과 같습니다.

  • 미국 롱아일랜드 브룩헤이븐 국립연구소에 있는 금이온(최초의 중이온 충돌기)과 양성자 등 중이온을 충돌시키는 상대론적 중이온 충돌기.
  • 전자 또는 양자와 양성자를 충돌시키는 HERA로, 독일 함부르크에 위치한 DESY의 일부입니다.
  • LHC(대형 강입자 가속기)는 2008년 완공됐지만 연이은 차질을 빚었다.LHC는 2008년에 운영을 시작했지만, 2009년 여름까지 유지보수를 위해 폐쇄되었다.완공 후 세계에서 가장 강력한 충돌체로 제네바 인근 프랑스-스위스 국경의 CERN에 위치해 있습니다.이 충돌기는 당초 [1]계획보다 1년 반 늦은 2010년 3월 29일에 완전히 작동하게 되었다.
  • LIGO, Laser Interferometer Gravitical-Wave Observatory는 우주 중력파를 검출하고 천문학적 도구로 중력파 관측을 개발하기 위한 대규모 물리학 실험 및 관측소이다.현재 두 개의 LIGO 천문대가 존재한다: 루이지애나 주 리빙스턴에 있는 LIGO 리빙스턴 천문대와 워싱턴 주 리치랜드 근처에 있는 LIGO 핸포드 천문대.
  • JWST 또는 제임스 웹 우주 망원경은 2021년에 발사되었다.그것은 허블 우주 망원경의 후속작이 될 것이다.그것은 적외선 영역의 하늘을 조사할 것이다.JWST의 주요 목표는 우주의 초기 단계, 은하 형성, 별과 행성의 형성, 생명의 기원을 이해하는 것이다.

방법

주요 기사:실험

실험 물리학은 두 가지 주요 실험 방법, 통제된 실험과 자연 실험을 사용합니다.실험실은 통제된 환경을 제공할 수 있기 때문에 통제된 실험은 종종 실험실에서 사용됩니다.예를 들어, 자연 실험은 천체 물리학에서 효과적으로 변수를 제어할 수 없는 천체 물체를 관찰할 때 사용됩니다.

유명한 실험

유명한 실험은 다음과 같습니다.

실험 기술

잘 알려진 실험 기법에는 다음과 같은 것이 있습니다.

저명한 실험 물리학자

유명한 실험 물리학자는 다음과 같습니다.

타임라인

물리 실험의 리스트에 대해서는, 다음의 스케줄을 참조하십시오.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Yes, we did it!". CERN. 2010-03-29. Retrieved 2010-04-16.

추가 정보

  • Taylor, John R. (1987). An Introduction to Error Analysis (2nd ed.). University Science Books. ISBN 978-0-935702-75-0.

외부 링크