Fisika (dari Yunani: φυσική, pangatahuan tantang alam) adolah ilmu alam nan bakaik jo pangajian tantang materi[1] jo gercik malalui ruang-waktu, jo konsep takaik sarupo energi jo daya (kakas).[2]

Contoh-contoh fenomena fisika.

Fisika marupoan ciek dari disiplin sains nan asas, jo tujuannyo adolah untuak mamahami baa alam semesta iko bakarajo jo batindak.[3][4][5]

Riset FisikaSuntiang

Fisika teoretis jo eksperimentalSuntiang

Budayo penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.

Mudahnya, teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan dari teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.

Teori fisika utamaSuntiang

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.

Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.

Teori Subtopik utama Konsep
Mekanika klasik Hukum gerak Newton, Mekanika Lagrangian, Mekanika Hamiltonian, Teori chaos, Dinamika fluida, Mekanika kontinuum Dimensi, Ruang, Waktu, Gerak, Panjang, Kecepatan, Massa, Momentum, Gaya, Energi, Momentum sudut, Torsi, Hukum kekekalan, Osilator harmonis, Gelombang, Usaha, Daya
Elektromagnetik Elektrostatik, Listrik, Magnetisitas, Persamaan Maxwell Muatan listrik, Arus, Medan listrik, Medan magnet, Medan elektromagnetik, Radiasi elektromagnetis, Monopol magnetik
Termodinamika dan Mekanika statistik Mesin panas, Teori kinetis Konstanta Boltzmann, Entropi, Energi bebas, Panas, Fungsi partisi, Suhu
Mekanika kuantum Path integral formulation, Persamaan Schrödinger, Teori medan kuantum Hamiltonian, Partikel identik Konstanta Planck, Pengikatan kuantum, Oscilator harmonik kuantum, Fungsi gelombang, Energi titik-nol
Teori relativitas Relativitas khusus, Relativitas umum Prinsip ekuivalensi, Empat-momentum, Kerangka referensi, Ruang waktu, Kecepatan cahaya

Bidang utama dalam fisikaSuntiang

Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom.

Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang Fisika partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya.

Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.

Bidang Sub-bidang Teori utama Konsep
Astrofisika Astronomi, astrometri, Kosmologi, Fisika gravitasi, Fisika surya, Fisika luar angkasa, Ilmu planet, Fisika plasma Big Bang, Inflasi kosmik, Relativitas umum, Hukum gravitasi universal Newton, magnetohidrodinamika Lubang hitam, Radiasi latar gelombang mikro kosmik, Dawai kosmik, Energi gelap, materi gelap, galaksi, gravitasi, Radiasi gravitasi, Planet, Tata surya, Bintang, supernova, alam semesta
Fisika atomik, molekul, dan optik Fisika atom, Fisika molekul, Astrofisika optik dan molekul, Kimia fisika, optik, fotonika Optik kuantum, kimia kuantum, sains informasi kuantum Foton, atom, molekul, difraksi, Radiasi elektromagnetik, Laser, Polarisasi, Garis spektrum, efek Casimir
Fisika partikel Fisika nuklir, Astrofisika nuklir, Astrofisika partikel Model standar, Teori penyatuan besar, teori-M, teori medan kuantum, elektrodinamika kuantum, kromodinamika kuantum, teori listrik lemah, teori medan efektif, teori gauge, supersimetri, teori superdawai, Gaya Fundamental (gravitasi, elektromagnetik, lemah, kuat), Partikel elementer, Antimateri, gravitasi kuantum, Pemecahan simetri spontan, teori segala sesuatu, Energi hampa
Fisika benda terkondensasi Fisika benda padat, Fisika polimer, kriogenik, ilmu permukaan, nanoteknologi Teori BCS, Gelombang Bloch, Gas Fermi, Cairan Fermi, Teori banyak-tubuh, mekanika statistika Fase (gas, cair, padat, Kondensat Bose-Einstein, superkonduktor, superfluida), Konduksi listrik, semikonduktor, Magnetisme, Pengorganisasian sendiri, Spin, Pemecahan simetri spontan
Fisika terapan Fisika akselerator, Akustik, Agrofisika, Biofisika, Kimia fisika, Fisika komunikasi, Ekonofisika, Fisika rekayasa, Dinamika fluida, Geofisika, Fisika laser, Ilmu material, Fisika medis, Nanoteknologi, Optik, Optoelektronik, Fotonika, Fotovoltaik, Fisika komputasi, Fisika plasma, Fisika fasa-padat, Kimia kuantum, Elektronika kuantum, Dinamika kendaraan

Fisika partikelSuntiang

  Artikel utamo untuak kategori ko adolah Fisika nuklir.
 
Peristiwa yang disimulasi pada detektor CMS di Penumbuk Hadron Raksasa, memungkinkan munculnya Higgs boson.

Fisika partikel adalah studi mengenai konstituen pembentuk materi dan energi dan interaksi di antara mereka.[6] Selain itu, fisikawan partikel juga mendesain dan mengembangkan akselerator energi tinggi,[7] detektor,[8] dan program komputer[9] yang diperlukan dalam penelitian ini. Cabang ini juga dikenal sebagai "fisika energi-tinggi" karena banyak partikel elementer tidak muncul secara alami namun hanya bisa dibuat ketika partikel saling bertabrakan dengan energi tinggi.[10]

Saat ini, interaksi antara partikel elementer dan medan dijelaskan oleh Model Standar.[11] Model ini mencakup 12 partikel materi yang diketahui (kuark dan lepton) yang berinteraksi melalui gaya fundamental kuat, lemah, dan elektromagnetik.[11] Dinamika dijelaskan dalam hal partikel materi bertukar gauge boson (gluon, boson W dan Z, dan foton, berurutan).[12] Model Standar juga memprediksi sebuah partikel yang dikenal sebagai Higgs boson.[11] Bulan Juli 2012 CERN, laboratorium Eropa untuk fisika partikel, mengumumkan bahwa mereka mendeteksi sebuah partikel yang konsisten dengan Higgs boson,[13] bagian integral dari mekanisme Higgs.

Fisika nuklir adalah cabang fisika yang mempelajari pembentuk dan interaksi nukleus atom. Aplikasi paling terkenal dari fisika nuklir adalah pembangkit listrik daya nuklir dan teknologi senjata nuklir, tetapi penelitiannya telah juga diaplikasikan di banyak bidang, seperti nuklir medis dan magnetic resonance imaging, implantasi ion dalam teknik material, dan penanggalan radiokarbon pada geologi dan arkeologi.

Fisika atomik, molekul, dan optikSuntiang

  Artikel utamo untuak kategori ko adolah Fisika atomik, molekul, dan optik.

Fisika atomik, molekul, dan optik mempelajari interaksi materi-materi dan materi-cahaya pada skala atom dan molekul tunggal. 3 bidang ini dikelompokkan menjadi satu karena antarhubungannya, kemiripan metode yang digunakan, dan skala energi yang relevan. Ketiga bidang ini tercakup di fisika klasik, semi-klasik, dan kuantum; dapat diperlakukan dari sudut pandang mikroskopik.

Fisika atom mempelajari atom. Penelitian saat ini berfokus pada kontrol kuantum, pendinginan, dan penangkapan atom dan ion,[14][15][16] dinamika tabrakan suhu-rendah dan efek korelasi elektron pada struktur dan dinamika. Nukleus atom dipengaruhi oleh nukleus (cth. hyperfine splitting), tetapi fenomena antar-nuklir seperti fisi nuklir dan fusi nuklir dianggap sebagai bagian dari fisika energi tinggi.

Fisika molekul berfokus pada struktur multi atom dan interaksi dalam dan luar dengan materi dan cahaya. Fisika optik beda dengan optik dalam hal kecenderungan untuk berfokus bukan pada kontrol cahaya oleh benda makroskopik namun pada properti dasar medan optik dan interaksinya dengan materi pada skala mikroskopik.

Fisika zat terkondensasiSuntiang

  Artikel utamo untuak kategori ko adolah Fisika zat terkondensasi.
 
Data distribusi-kecepatan dari atom gas rubidium, mengkonfirmasi penemuan fasa materi baru, kondensat Bose–Einstein

Fisika zat terkondensasi adalah bidang fisika yang mempelajari properti fisik materi berukuran makroskopik.[17] Secara khusus, ia berkutat pada fasa terkondensasi yang muncul apabila jumlah partikel dalam sistem sangat besar dan interaksi di antara mereka kuat.[18]

Salah satu contoh paling mudah dari fasa terkondensasi adalah padat dan cairan, yang muncul dari ikatan gaya elektromagnetik antar atom.[19] Fasa terkondensasi lain diantaranya superfluida[20] dan kondensat Bose–Einstein[21] yang ditemukan pada sistem atomik tertentu pada temperatur sangat rendah, fasa superkonduktivitas yang ditunjukkan oleh elektron konduksi pada material tertentu,[22] and fasa feromagnetik dan antiferomagnetik dari spin pada struktur kristal.[23]

Fisika zat terkondensasi adalah bidang fisika kontemporer terbesar. Dari sejarahnya, fisika zat terkondensasi muncul dari fisika keadaan padat namun saat ini dianggap sebagai subbidang.[24] Istilah fisika zat terkondensasi dicetuskan oleh Philip Anderson ketika ia menamai ulang penelitiannya pada tahun 1967.[25] Tahun 1978, Divisi Fisika Fasa Padat di Perkumpulan Fisika Amerika diubah namanya menjadi Divisi Zat Terkondensasi.[24] Fisika zat terkondensasi sering kali beririsan dengan kimia, ilmu material, nanoteknologi dan rekayasa.[18]

RujuakanSuntiang

  1. At the start of The Feynman Lectures on Physics, Richard Feynman offers the atomic hypothesis as the single most prolific scientific concept: "If, in some cataclysm, all [] scientific knowledge were to be destroyed [save] one sentence [...] what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is [...] that all things are made up of atoms – little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another ..." (Feynman, Leighton & Sands 1963, hlm. I-2)
  2. "Physical science is that department of knowledge which relates to the order of nature, or, in other words, to the regular succession of events." (Maxwell 1878, hlm. 9)
  3. "Physics is one of the most fundamental of the sciences. Scientists of all disciplines use the ideas of physics, including chemists who study the structure of molecules, paleontologists who try to reconstruct how dinosaurs walked, and climatologists who study how human activities affect the atmosphere and oceans. Physics is also the foundation of all engineering and technology. No engineer could design a flat-screen TV, an interplanetary spacecraft, or even a better mousetrap without first understanding the basic laws of physics. (...) You will come to see physics as a towering achievement of the human intellect in its quest to understand our world and ourselves.Young & Freedman 2014, p. 1
  4. "Physics is an experimental science. Physicists observe the phenomena of nature and try to find patterns that relate these phenomena."Young & Freedman 2014, p. 2
  5. "Physics is the study of your world and the world and universe around you." (Holzner 2006, hlm. 7)
  6. "Division of Particles & Fields". American Physical Society. 
  7. Halpern 2010
  8. Grupen 1999
  9. Walsh 2012
  10. "High Energy Particle Physics Group". Institute of Physics. 
  11. a b c Oerter 2006
  12. Gribbin, Gribbin & Gribbin 1998
  13. "CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson". CERN. 4 July 2012. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2012-11-14. 
  14. For example, AMO research groups at "MIT AMO Group". 
  15. "Korea University, Physics AMO Group". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2014-03-01. 
  16. "Aarhus Universitet, AMO Group". 
  17. Taylor & Heinonen 2002
  18. a b Cohen 2008
  19. Moore 2011, pp. 255–258
  20. Leggett 1999
  21. Levy 2001
  22. Stajic, Coontz & Osborne 2011
  23. Mattis 2006
  24. a b "History of Condensed Matter Physics". American Physical Society. 
  25. "Philip Anderson". Princeton University, Department of Physics.