Քվանտ

Քվանտ ( լատ.՝ quantum «որքան») բառով ֆիզիկայում նշվում է որևէ մեծության անբաժանելի մասը: Քվանտ հասկացության հիմքը քվանտային մեխանիկայի պատկերացումն է, որի համաձայն` որոշ ֆիզիկական մեծություններ կարող են ընդունել միայն որոշակի արժեքներ, այլ կերպ ասած` դիսկրետ են (ընդհատ): Այս դեպքում ասում են, որ ֆիզիկական մեծությունը քվանտացվում է: Որոշ` խիստ կարևոր, մասնավոր դեպքերում այդ մեծությունը կամ նրա չափման քայլը կարող է բազմապատիկ լինել որոշակի հիմնարար արժեքի, որն էլ հենց կոչվում է «քվանտ»: Օրինակ, $\omega\,$ անկյունային հաճախությամբ մոնոքրամատիկ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիան կարող է ընդունել միայն $(N+1/2)\hbar\omega\,$ արժեքները, որտեղ $\hbar\,$ -ը Պլանկի բերված հաստատունն է, իսկ $N\,$-ը` ամբողջ թիվ: Այս դեպքում $\hbar\omega\,$ -ն ունի ճառագայթման էներգիայի քվանտի (այլ խոսքերով` ֆոտոն) իմաստ, իսկ $N\,$-ը` այդ քվանտների (ֆոտոնների) քանակի իմաստը:

Պատմությունը

Քվանտ տերմինը առաջին անգամ կիրառել է Մաքս Պլանկը 1900թ.` սև մարմնի ճառագայթմանը վերաբերող իր հայտնի աշխատությունում, ինչը հիմք դրեց քվանտային տեսությանը: Պլանկը «քվանտ» բառը օգտագործեց` նշելու համար «նյութի և էլեկտրականության չափը», ինչպես նաև` գազը և ջերմությունը: Իր հայտնագործության համար Պլանկը հետագայում արժանացավ Նոբելյան մրցանակի ֆիզիկայից: Սակայն ինքը` Պլանկը, կարծում էր, որ քվանտը ոչ թե իրական ֆիզիկական մեծություն է, այլ` հաշվարկները հեշտացնող նշանակում: 1905թ. Ալբերտ Այնշտայնը ի պատասխան Պլանկի աշխատանքի և Լենարդի փորձարարական տվյալների (Լենարդն իր արդյունքները բացատրելու համար կիրառում էր «էլեկտրականության քվանտ» արտահայտությունը), առաջարկեց, որ ճառագայթումը գոյություն ունի տարածականորեն լոկալ փաթեթների տեսքով, որոնք նա անվանեց «լույսի քվանտներ» (գերմ. «Lichtquanta»):

Այժմ «քվանտային» բնութագիրը կիրառվում է ֆիզիկայի մի շարք բաժինների համար (քվանտային մեխանիկա, դաշտի քվանտային տեսություն, քվանտային օպտիկա և այլն): Լայնորեն օգտագործվում է քվանտացում տերմինը, որը նշանակում է որևէ համակարգի քվանտային տեսության կառուցումը կամ անցումը դրա դասական նկարագրությունից քվանտայինին: Միևնույնն բառն է կիրառվում նաև բնութագրելու համար այն իրավիճակը, որում ֆիզիկական մեծությունը կարող է ընդունել միայն դիսկրետ արժեքներ, օրինակ, ասում են, որ էլեկտրոնի էներգիան ատոմում քվանտացվում է: Ներկայիս ֆիզիկայում «քվանտ» տերմինը բավականին սահմանափակ կիրառություն ունի: Երբեմն այն օգտագործում են փոխազդեցության բոզոնային դաշտերի մասնիկները նշելու համար: Այսպես, ֆոտոնը էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտն է, ֆոնոնը` բյուրեղում ձայնային ալիքների դաշտի քվանտը, գրավիտոնը` գրավիտացիոն դաշտի հիպոթետիկ քվանտը: Խոսվում է նաև այդ դաշտերի «գրգռման քվանտների» կամ պարզապես «գրգռումների» մասին: Ավանդույթին հետևելով` երբեմն «գործողության քվանտ» են անվանում Պլանկի հաստատունը: Դրա պատճառն այն է, որ Պլանկի հաստատունը գործողության և միևնույն չափականությունն ունեցող այլ ֆիզիկական մեծությունների (օրինակ` իմպուլսի մոմոնտի) չափման բնական միավորն է:

Հայտնի քվանտներ

Որոշ դաշտերի քվանտներ հատուկ անվանումներ ունեն`

• ֆոտոն` էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտը,
• գլյուոն` գլյուոնային դաշտի քվանտը քվանտային քրոմադինամիկայում (պատասխանատու է ուժեղ փոխազդեցության համար),
• գրավիտոն` ձգողական դաշտի հիպոթետիկ քվանտը,
• ֆոնոն` բյուրեղական ցանցի ատոմների տատանողական շարժման քվանտը: