Physique exp??rimentale

Dans le domaine de la physique , la physique exp??rimentale est la cat??gorie des disciplines et sous-disciplines concern??es par la observation de physique ph??nom??nes afin de recueillir des donn??es sur l' univers . Les m??thodes varient d'une discipline ??, des exp??riences et des observations simples, tels que le Exp??rience de Cavendish, ?? d'autres plus complexes, tels que ceux en cours au LHC.

Vue d'ensemble

Physique exp??rimentale regroupent toutes les disciplines de la physique qui sont concern??s par l'acquisition de donn??es, les m??thodes d'acquisition de donn??es, et la conceptualisation d??taill??e (-del?? du simple exp??riences de pens??e) et la r??alisation de laboratoire exp??riences. Il est souvent mis en contraste avec physique th??orique, qui est plus soucieux de pr??voir et d'expliquer le comportement physique de la nature que l'acquisition de connaissances ?? ce sujet.

Bien que la physique exp??rimentale et th??orique sont concern??s par les diff??rents aspects de la nature, ils ont tous deux partagent le m??me objectif de comprendre et avoir une relation symbiotique. La premi??re fournit des donn??es sur l'univers, qui peuvent ensuite ??tre analys??es afin d'??tre compris, alors que ce dernier fournit des explications sur les donn??es et offre ainsi un aper??u sur la fa??on de mieux acqu??rir des donn??es et sur la fa??on de construire l'exp??rience. Physique th??orique peut ??galement offrir un aper??u sur les donn??es est n??cessaire afin d'obtenir une meilleure compr??hension de l'univers, et sur quelles exp??riences de construire pour l'obtenir.

Histoire

Physique exp??rimentale avait ses racines dans le Moyen-Age , en particulier dans l'Irak et l'Egypte , dans le travail de la Physicien musulman, Ibn al-Haytham (965-1039), connu dans le Ouest comme Alhazen, qui est consid??r?? comme le ??p??re de moderne optique "et l'un des plus important physiciens du Moyen Age, pour avoir mis au point le plus t??t exp??rimental m??thode scientifique dans son Livre de Optics (1021). Certains de ses exp??riences les plus c??l??bres incluent le d??veloppement et l'utilisation de la camera obscura et st??nop?? pour prouver que la lumi??re se d??place dans les lignes droites. Matthias Schramm a ??crit dans son Ibn al-Weg zur Physik Haythams:

??Gr??ce ?? un examen plus approfondi des conceptions d'Ibn al-Haytham mod??les math??matiques et du r??le qu'ils jouent dans sa th??orie de la sens perception, il devient ??vident qu'il ??tait le v??ritable fondateur de la physique dans le sens moderne du mot; en fait, il pr??voit de six si??cles, les id??es de fertiles qui devaient marquer le d??but de cette nouvelle branche de la science ".

Un autre physicien musulmane m??di??vale qui a contribu?? ?? la physique exp??rimentale ??tait Al-Biruni (973-1048), qui a d??velopp?? la m??thode exp??rimentale plus t??t pour la m??canique. Al-Biruni et Al-Khazini (fl. 1115-1130) a ??galement unifi?? Statique et la dynamique dans le la science de la m??canique, et combin??s hydrostatique avec une dynamique pour cr??er le domaine de la hydrodynamique.

Apr??s le Traductions du 12??me si??cle, quand le Livre de l'optique est devenu disponible en Latin latine , la m??thode scientifique a ??t?? adopt??e et d??velopp??es par Robert Grosseteste, qui a soulign?? les math??matiques comme un moyen de comprendre la nature, et par Roger Bacon qui a soulign?? une empiriques approche. Bacon a men?? de nouvelles exp??riences dans l'optique, l'am??lioration sur le travail de son pr??d??cesseur, Alhazen. Bacon a ??galement enregistr?? la mani??re dont il a men?? ses exp??riences en d??tail pr??cis, de sorte que d'autres puissent reproduire et tester ind??pendamment ses r??sultats, une pierre angulaire de la m??thode scientifique, et de la poursuite des travaux de chercheurs comme Alhazen et Albatenius.

Comme un champ distinct, la physique exp??rimentale a ??t?? cr???? en Europe moderne t??t, au cours de ce qui est connu sous le nom R??volution scientifique, par les physiciens tels que Galileo Galilei , Christiaan Huygens, Johannes Kepler , Blaise Pascal et Sir Isaac Newton . Au d??but du 17e si??cle, Galil??e fait un large usage de l'exp??rimentation pour valider les th??ories physiques, ce qui est l'id??e cl?? de la m??thode scientifique moderne. Galileo formul?? et test?? avec succ??s plusieurs r??sultats dans la dynamique, en particulier la loi de inertie, qui devint plus tard la premi??re loi dans les lois du mouvement de Newton . En Galil??e Deux nouvelles sciences, un dialogue entre les personnages Simplicio et Salviati discuter de la motion d'un navire (comme un cadre mobile) et comment la cargaison de ce navire est indiff??rent ?? son mouvement. Huygens a utilis?? le mouvement d'un bateau le long d'un canal n??erlandais pour illustrer une forme pr??coce de la conservation de l'??lan .

Physique exp??rimentale est consid??r?? comme ayant culmin?? avec la publication du Philosophiae Naturalis Principia Mathematica en 1687 par Sir Isaac Newton (1643-1727). En 1687, Newton a publi?? le Principia, d??taillant deux th??ories physiques complets et r??ussis: Lois du mouvement de Newton , ?? partir de laquelle se posent la m??canique classique ; et La loi de Newton de la gravitation universelle, qui d??crit la force fondamentale de gravit?? . Les deux th??ories bien d'accord avec l'exp??rience. Le Principia ??galement inclus dans plusieurs th??ories la dynamique des fluides.

De la fin du 17??me si??cle en avant, la thermodynamique a ??t?? d??velopp?? par le physicien et chimiste Boyle , Young, et beaucoup d'autres. En 1733, Bernoulli a utilis?? des arguments statistiques avec la m??canique classique d'obtenir des r??sultats thermodynamiques, initiant le domaine de la m??canique statistique . En 1798 , Thompson a d??montr?? la transformation du travail m??canique en chaleur et en 1847 Joule a d??clar?? la loi de conservation de l'??nergie , sous forme de chaleur ainsi que l'??nergie m??canique. Ludwig Boltzmann, au XIXe si??cle, est responsable de la forme moderne de la m??canique statistique. La m??canique classique a ??t?? reformul??s et ??tendues par Leonhard Euler , math??maticien fran??ais Joseph-Louis comte de Lagrange , physicien math??maticien irlandais William Rowan Hamilton, et d'autres, qui ont produit de nouveaux r??sultats dans la physique math??matique. La loi de la gravitation universelle initi?? le domaine de l'astrophysique , qui d??crit astronomiques ph??nom??nes en utilisant les th??ories physiques. La loi de la gravitation de Newton ??galement aid?? ?? mettre m??canique c??leste sur pied scientifique et math??matique appropri??e.

Apr??s Newton d??finit la m??canique classique , le prochain grand champ d'investigation au sein de la physique ??tait la nature de l'??lectricit?? . Observations dans le dix-septi??me et dix-huiti??me si??cle par des scientifiques tels que Robert Boyle , Stephen Gray, et Benjamin Franklin a cr???? une fondation pour le travail plus tard. Ces observations ont ??galement ??tabli notre compr??hension fondamentale de la charge ??lectrique et courant. En 1808 John Dalton avait d??couvert que les atomes de diff??rents ??l??ments ont des masses diff??rentes et ont propos?? moderne th??orie de l'atome.

C'??tait Hans Christian ??rsted qui le premier a propos?? la connexion entre l'??lectricit?? et le magn??tisme apr??s avoir observ?? la d??viation d'une aiguille de la boussole par un courant ??lectrique ?? proximit??. Au d??but des ann??es 1830, Michael Faraday avait d??montr?? que les champs magn??tiques et de l'??lectricit?? pourraient g??n??rer l'autre. En 1864 James Clerk Maxwell pr??sent?? ?? la Soci??t?? royale un ensemble d'??quations qui d??crit cette relation entre l'??lectricit?? et le magn??tisme. Les ??quations de Maxwell a ??galement pr??dit correctement que la lumi??re est une onde ??lectromagn??tique . ?? partir de l'astronomie, les principes de philosophie naturelle cristallis?? dans fondamentale lois de la physique qui ont ??t?? ??nonc??s et am??lior??s dans les si??cles suivants. Par le 19??me si??cle, les sciences avaient segment?? en plusieurs champs avec des chercheurs sp??cialis??s et le domaine de la physique, bien que logiquement pr??-??minente, ne pouvait pr??tendre la propri??t?? exclusive de l'ensemble du domaine de la recherche scientifique.

Les exp??riences actuelles

Partie de la LHC au CERN, une entreprise exp??rimentale

Quelques exemples de projets de physique exp??rimentale en vue sont:

• Collisionneur d'ions lourds relativistes qui entre en collision ions lourds tels que l'or ions (ce est le premier collisionneur d'ions lourds) et des protons , il est situ?? ?? Brookhaven National Laboratory, ?? Long Island, USA.

• HERA, qui entre en collision des ??lectrons ou positrons et de protons, et fait partie de DESY, situ?? ?? Hambourg , Allemagne.

• LHC, ou Grand Hadron Collider, qui est actuellement en construction. La volont?? LHC est pr??vue pour entrer en service en 2008 et sera le plus ??nergique collisionneur du monde ?? la fin, il est situ?? ?? CERN, ?? la fronti??re fran??aise-suisse, pr??s de Gen??ve .

• JWST, ou James Webb Space Telescope, est pr??vue pour le lancement en 2013. Il sera le successeur du t??lescope spatial Hubble . Il passera en revue le ciel dans l'infrarouge. Les principaux objectifs du JWST sera pour comprendre les ??tapes initiales de l'univers, la formation des galaxies ainsi que les formations d'??toiles et de plan??tes, et les origines de la vie.

M??thode

Physique exp??rimentale utilise deux m??thodes principales de la recherche exp??rimentale, exp??riences contr??l??es, et exp??riences naturelles. Des exp??riences contr??l??es sont souvent utilis??s dans laboratoires que les laboratoires peuvent offrir un environnement contr??l??. Les exp??riences naturelles sont utilis??es, par exemple, dans l'astrophysique lors de l'observation objets c??lestes o?? le contr??le des variables en vigueur est impossible.

Exp??riences c??l??bres

Exp??riences c??l??bres incluent:

Techniques exp??rimentales

Certaines techniques exp??rimentales bien connues comprennent:

D'??minents physiciens exp??rimentateurs

Physiciens exp??rimentateurs c??l??bres incluent:

??ch??ancier

Voir les d??lais ci-dessous pour la liste des exp??riences de physique.

• Chronologie de la m??canique classique
• Chronologie de l'??lectromagn??tisme et l'optique classiques
• Chronologie de la physique gravitationnelle et de la relativit??
• Chronologie de la fusion nucl??aire
• Chronologie des autres champs de rayonnement de fond
• Chronologie de la technologie de la physique des particules
• Chronologie de la m??canique quantique, la physique mol??culaire, la physique atomique, physique nucl??aire et la physique des particules
• Chronologie des ??tats de la mati??re et de transitions de phases
• Chronologie de la thermodynamique, la m??canique statistique, et processus al??atoires
• Chronologie des d??couvertes de particules