Che ne dici dei metodi diagnostici nella medicina moderna?

Risonanza magnetica nucleare (NMR) : non avrebbe nemmeno senso parlarne senza la meccanica quantistica, perché dipende sul concetto di meccanica quantistica di spin

Tomografia a emissione di positroni - ehi, il nome dice tutto, non solo applichi la meccanica quantistica, ma hai un'applicazione diretta dell'antimateria

Scansione a raggi X , scintigrafia e molte, molte altre ... la medicina nucleare è piena di applicazioni dirette della fisica nucleare, delle particelle e quantistica .. È anche comune trovare acceleratori di particelle nei dipartimenti di oncologia per la terapia del cancro! E quale applicazione migliore da menzionare a un comune profano di "curare il cancro"?

Sono sicuro che troverai molti esempi di medicina su Internet :)

La prima applicazione comune che mi viene in mente è sicuramente il LED. Da lì in poi, tutto ciò che ha a che fare anche lontanamente con un semiconduttore. Inoltre, oggigiorno tutta la reattività chimica è intesa in termini di meccanica quantistica.

La teoria quantistica è così integrata nella vita di tutti i giorni che penso che la maggior parte delle persone troverebbe molto difficile immaginare un mondo in cui non abbiamo mai sviluppato la meccanica quantistica.

In primo luogo, senza la fisica quantistica, probabilmente non comprenderemmo il comportamento dei materiali abbastanza bene da aver inventato i moderni semiconduttori. Nessuna elettronica moderna. Niente computer. Senza internet. Nessun videogioco. Nessun boom delle dot-com. No Facebook. Nessuna comunicazione video di massa. (Avremmo ancora transistor, quindi avremmo ancora radio e televisori di qualità anni '60.)

Inoltre, non avremmo sviluppato nulla di simile alla chimica moderna senza la meccanica quantistica. Non capiremmo perché gli elementi si comportano in quel modo. Ci mancherebbero le basi per la biochimica. Penso che sia abbastanza plausibile che non sapremmo del DNA o che non avremmo la minima idea di come funzionano le proteine. Nessuna speranza di una progettazione razionale dei farmaci. Nessun indizio su come funzionano le malattie.

Non è solo la meccanica quantistica a dare forma al nostro mondo. Senza la teoria quantistica dei campi, non avremmo idea della fisica nucleare. Niente centrali nucleari. (Questo è circa il 10% del budget mondiale dell'elettricità. Non sembra molto, ma non credo che saremmo felici se scomparisse improvvisamente.) Inoltre, niente armi nucleari. Forse questa è una buona cosa, ma penso che anche Harry Tortora avrebbe problemi a immaginare come sarebbero stati gli ultimi 70 anni di storia senza di loro.

Per elencare altre applicazioni:

• Orologi UltraPrecise . Il più preciso, è stato costruito al NIST nel 2010, basato su un singolo atomo di alluminio (ione), in una trappola ionica. Come riportato qui, l'orologio non guadagnerebbe né perderebbe un secondo in circa 3,7 miliardi di anni. Questi orologi hanno molte applicazioni, dalle ricerche di fisica fondamentale al GPS e ai sistemi di navigazione.

• Generatori di numeri casuali quantistici , (vedi qui) che sono ora disponibili, hanno molte applicazioni. Nella crittografia, è necessaria una fonte di numeri casuale (ad esempio per la generazione di chiavi). I generatori di numeri casuali quantistici vengono utilizzati per fornire questi numeri casuali, utilizzando la natura casuale del mondo quantistico. (molto meglio dei tradizionali numeri pseudocasuali) Inoltre, la qualità delle simulazioni stocastiche dipende dalla qualità (casualità) dei numeri casuali utilizzati. (A proposito, sono disponibili generatori di bit casuali quantistici online, che generano numeri casuali in un laboratorio misurando una quantità quantistica . Ad esempio, vedere qui e qui. Anche questo (secondo) sito ha altre * cose divertenti *!)

• Comunicazioni quantistiche . Ha già applicazioni a corto raggio . (Ad esempio, in Australia)

Il transistor meccanico quantistico basato su semiconduttori è la spina dorsale tecnologica dietro tutti i computer moderni. Quindi Internet funziona con la meccanica quantistica.

È una correzione nel senso che non sono necessari i principali della meccanica quantistica per costruire computer, o anche transistor, ma la tecnologia dei semiconduttori rende i computer abbastanza piccoli da essere come onnipresenti come sono diventati.

Penso che l ' ingegneria quantistica del magnetismo potrebbe essere una risposta appropriata alla domanda.

In effetti l'origine microscopica del campo magnetico prodotto dal ferro, ad esempio, può essere spiegata grazie al vecchio modello microscopico di Ampere basato su una classica analogia elettrodinamica macroscopica. Ma questo modello non è del tutto coerente con la fisica classica, ovviamente. Richiede una spiegazione quantistica. Dico ai miei studenti delle superiori che il magnetismo naturale è un bell'esempio di fenomeno quantordinario (diamagnetismo debole) mentre la superconduttività, ad esempio, è quantistica (diamagnetismo forte)!

Per essere più preciso sull'ingegneria quantistica, sto fondamentalmente pensando all'high-tech che renda possibile selezionare, organizzare, progettare materiali su scala nanometrica, implicando così effetti quantistici.

Come buon esempio di ingegneria quantistica del magnetismo vorrei menzionare: magnetoresistenza gigante la cui scoperta è stata premiata con un premio Noble ad Albert Fert e Peter Grünberg nel 2007!. Questa tecnologia è diventata totalmente standard nelle testine di lettura dei dischi rigidi ed è stata di cruciale importanza per la tendenza all'accelerazione della miniaturizzazione del disco rigido.