Editing ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం

{Short description|భౌతిక శాస్త్రంలోని ప్రయోగాత్మక విభాగాల గురించి వివరణ}}
'''ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం''' (Experimental physics) అనేది [[భౌతిక శాస్త్రం]] (physics) లోని ఒక ముఖ్యమైన విభాగం. ఇది ప్రకృతిలోని వివిధ సంఘటనలను [[పరిశీలన]] (observation) చేయడం మరియు [[ప్రయోగం]] (experiment) చేయడం ద్వారా అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. ఈ విభాగంలో శాస్త్రవేత్తలు కేవలం సిద్ధాంతాలకే పరిమితం కాకుండా, నిజ జీవితంలో పదార్థాలు మరియు శక్తులు ఎలా పనిచేస్తాయో కళ్లారా చూసి నిరూపిస్తారు.

ఈ విభాగంలో ఉపయోగించే పద్ధతులు ఒక్కో రకమైన పరిశోధనను బట్టి మారుతూ ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, [[గెలీలియో గెలీలీ]] (Galileo Galilei) చేసిన చిన్న చిన్న ప్రయోగాల నుండి మొదలుకొని, ప్రస్తుతం స్విట్జర్లాండ్‌లో ఉన్న భారీ [[Large Hadron Collider]] (లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్) వరకు అన్నీ ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం కిందికే వస్తాయి. సిద్ధాంతాలు నిజమో కాదో తేల్చడానికి ఈ ప్రయోగాలు చాలా అవసరం.

== అవలోకనం (Overview) ==
[[File:Sir Ernest Rutherfords laboratory, early 20th century. (9660575343).jpg|thumb|20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో సర్ [[Ernest Rutherford|ఎర్నెస్ట్ రూథర్‌ఫోర్డ్]] ప్రయోగశాల]]
ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం అనేది సమాచారాన్ని సేకరించడం (data acquisition), ఆ సమాచారాన్ని సేకరించే పద్ధతులను కనిపెట్టడం మరియు ప్రయోగశాలల్లో ప్రయోగాలు చేయడం వంటి పనులతో ముడిపడి ఉంటుంది. ఇది కేవలం మనసులో ఊహించుకునే [[thought experiment|భావనల (thought experiments)]] కంటే భిన్నంగా, ప్రత్యక్షంగా ప్రయోగాలు చేసి ఫలితాలను చూపిస్తుంది. దీనిని సాధారణంగా [[Theoretical physics|సిద్ధాంత భౌతిక శాస్త్రం]] (theoretical physics) తో పోలుస్తారు. సిద్ధాంత భౌతిక శాస్త్రం అనేది ప్రకృతి ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో గణితం మరియు ఆలోచనల ద్వారా ముందే ఊహించి వివరిస్తుంది, కానీ ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం ఆ ఊహలు నిజమో కాదో నిరూపించడానికి అవసరమైన ఆధారాలను సేకరిస్తుంది. {{cn|date=July 2025}}

సిద్ధాంత మరియు ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రాలు వేర్వేరు అంశాలపై దృష్టి పెట్టినప్పటికీ, వీటి లక్ష్యం మాత్రం ఒక్కటే. అది విశ్వాన్ని సరిగ్గా అర్థం చేసుకోవడం. ఈ రెండింటి మధ్య ఒక సహజీవన సంబంధం ఉంటుంది. ప్రయోగాలు చేసినప్పుడు వచ్చే సమాచారం విశ్వం గురించి మనకు కొత్త విషయాలు చెబుతుంది. ఆ సమాచారాన్ని విశ్లేషించి సిద్ధాంతాలు తయారు చేస్తారు. అదే సమయంలో, సిద్ధాంతాలు కొత్త ప్రయోగాలు ఎలా చేయాలో మరియు ఎలాంటి సమాచారం సేకరించాలో శాస్త్రవేత్తలకు దిశా నిర్దేశం చేస్తాయి. {{cn|date=July 2025}}

ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం మరియు సిద్ధాంతాల మధ్య ఉండే సంబంధాన్ని గురించి ప్రముఖ శాస్త్రవేత్త [[James Clerk Maxwell]] (జేమ్స్ క్లర్క్ మాక్స్‌వెల్) ఒక ఆసక్తికరమైన విషయాన్ని చెప్పారు. పుస్తకాల్లో చదువుకున్న విషయాలను నిజమైన వస్తువులతో ప్రయోగం చేసి చూసేటప్పుడు మన మనసు కొంత ఇబ్బంది పడుతుంది. కానీ కొత్త ఆలోచనలు రావాలంటే ఆ కష్టాన్ని భరించాల్సిందేనని ఆయన అభిప్రాయపడ్డారు.
 James Clerk Maxwell, "Introductory Lecture on Experimental Physics," The Scientific Papers of James Clerk Maxwell (1890) Vol.2

== చరిత్ర (History) ==
ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం అనేది [[Scientific Revolution|శాస్త్రీయ విప్లవం]] జరిగిన కాలంలో ఐరోపాలో ఒక ప్రత్యేక విభాగంగా ఏర్పడింది. దీని అభివృద్ధిలో [[గెలీలియో గెలీలీ]], [[Christiaan Huygens|క్రిస్టియన్ హైగెన్స్]], [[Johannes Kepler|జోహన్నెస్ కెప్లర్]], [[Blaise Pascal|బ్లేజ్ పాస్కల్]] మరియు సర్ [[Isaac Newton|ఐజాక్ న్యూటన్]] వంటి శాస్త్రవేత్తలు కీలక పాత్ర పోషించారు.

17వ శతాబ్దం ఆరంభంలో గెలీలియో తన సిద్ధాంతాలను నిరూపించడానికి ప్రయోగాలను ఒక ప్రధాన సాధనంగా ఉపయోగించారు. ఆధునిక శాస్త్రీయ పద్ధతులకు ఇదే పునాది. ఆయన గమన సూత్రాలపై (dynamics) అనేక ప్రయోగాలు చేసి, జడత్వ నియమాన్ని (law of [[inertia]]) కనుగొన్నారు. ఇదే తర్వాత కాలంలో న్యూటన్ మొదటి గమన నియమంగా మారింది. గెలీలియో రాసిన ''[[Two New Sciences]]'' అనే పుస్తకంలో ఓడ ప్రయాణాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుని వస్తువుల కదలికల గురించి చర్చించారు. అలాగే హైగెన్స్ అనే శాస్త్రవేత్త కాలువలో పడవ కదలికను ఉపయోగించి ద్రవ్యవేగ సంరక్షణ (conservation of [[momentum]]) నియమాన్ని వివరించారు. {{cn|date=July 2025}}

1687లో ఐజాక్ న్యూటన్ రాసిన ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]'' ప్రచురణతో ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం కొత్త శిఖరాలను చేరుకుంది. ఇందులో ఆయన రెండు ముఖ్యమైన విషయాలను వివరించారు:

[[Newton's laws of motion|న్యూటన్ గమన నియమాలు]]: ఇవి యంత్ర శాస్త్రానికి (classical mechanics) ఆధారం.
[[Newton's law of universal gravitation|విశ్వ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం]]: ఇది విశ్వంలోని వస్తువుల మధ్య ఉండే ఆకర్షణ శక్తిని వివరిస్తుంది.
ఈ రెండు నియమాలు ప్రయోగాల ద్వారా సరిగ్గా నిరూపించబడ్డాయి. ఈ పుస్తకంలో ద్రవాల ప్రవాహానికి (fluid dynamics) సంబంధించిన సిద్ధాంతాలు కూడా ఉన్నాయి. {{cn|date=July 2025}}

17వ శతాబ్దం చివరి నుండి [[thermodynamics|ఉష్ణగతిక శాస్త్రం]] (thermodynamics) అభివృద్ధి చెందింది. [[Robert Boyle|రాబర్ట్ బాయిల్]], [[Thomas Young (scientist)|థామస్ యంగ్]] వంటి వారు ఇందులో పరిశోధనలు చేశారు. 1733లో [[Daniel Bernoulli|డేనియల్ బెర్నౌలీ]] అనే శాస్త్రవేత్త గణాంక పద్ధతులను ఉపయోగించి ఉష్ణ ఫలితాలను వివరించారు, దీనినే [[statistical mechanics|స్టాటిస్టికల్ మెకానిక్స్]] అంటారు. 1847లో [[James Prescott Joule|జేమ్స్ ప్రెస్కాట్ జూల్]] అనే శాస్త్రవేత్త శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని (conservation of energy) ప్రతిపాదించారు. యాంత్రిక శక్తి ఉష్ణ శక్తిగా ఎలా మారుతుందో ఆయన నిరూపించారు. {{cn|date=July 2025}}

యంత్ర శాస్త్రం మరియు ఉష్ణ శాస్త్రంతో పాటు విద్యుత్ (electricity) రంగంలో కూడా ఎన్నో ప్రయోగాలు జరిగాయి. రాబర్ట్ బాయిల్, [[Stephen Gray (scientist)|స్టెఫెన్ గ్రే]], మరియు [[Benjamin Franklin|బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్]] చేసిన పరిశోధనలు విద్యుత్ ఆవేశం (electric charge) మరియు ప్రవాహం (current) గురించి అవగాహన కల్పించాయి. 1808లో [[John Dalton|జాన్ డాల్టన్]] పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని (Atomic theory) ప్రతిపాదించారు. {{cn|date=July 2025}}

[[Hans Christian Ørsted|హ్యాన్స్ క్రిస్టియన్ ఓయర్‌స్టెడ్]] అనే శాస్త్రవేత్త విద్యుత్తు మరియు అయస్కాంతత్వానికి మధ్య సంబంధం ఉందని మొదట గుర్తించారు. 1830లలో [[Michael Faraday|మైకేల్ ఫారడే]] అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా విద్యుత్తును ఎలా తయారు చేయవచ్చో చూపించారు. 1864లో [[James Clerk Maxwell|జేమ్స్ క్లర్క్ మాక్స్‌వెల్]] విద్యుదయస్కాంత కిరణాల గురించి కొన్ని సూత్రాలను ప్రతిపాదించారు. దీని వల్ల కాంతి కూడా ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం (electromagnetic wave) అని తెలిసింది. 19వ శతాబ్దం నాటికి భౌతిక శాస్త్రం అనేక ఉప విభాగాలుగా విడిపోయింది. {{cn|date=July 2025}}

== ప్రస్తుతం జరుగుతున్న ప్రయోగాలు (Current experiments) ==
[[File:Construction of LHC at CERN.jpg|right|thumb|[[CERN]] వద్ద ఉన్న [[Large Hadron Collider|LHC]] లో ఒక భాగమైన [[Compact Muon Solenoid|CMS]] డిటెక్టర్]]

ప్రస్తుతం ప్రపంచవ్యాప్తంగా భౌతిక శాస్త్రంలో ఎన్నో భారీ ప్రయోగాలు జరుగుతున్నాయి. వాటిలో కొన్ని ముఖ్యమైనవి ఇక్కడ ఉన్నాయి:

'''[[Relativistic Heavy Ion Collider]] (RHIC):''' ఇది అమెరికాలోని బ్రూక్ హేవెన్ నేషనల్ లాబొరేటరీలో ఉంది. ఇక్కడ బంగారం వంటి భారీ అయాన్లను మరియు ప్రోటాన్లను ఒకదానికొకటి ఢీకొట్టిస్తారు.

'''[[Hadron Elektron Ring Anlage|HERA]]:''' ఇది జర్మనీలోని హాంబర్గ్‌లో ఉంది. ఇక్కడ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ప్రోటాన్ల మధ్య సంఘర్షణలు జరిపి పరిశోధనలు చేస్తారు.

'''[[Large Hadron Collider|LHC]]:''' ఇది ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద మరియు అత్యంత శక్తివంతమైన ప్రయోగ పరికరం. ఇది జెనీవా సమీపంలోని ఫ్రాన్స్-స్విట్జర్లాండ్ సరిహద్దులో ఉంది. 2010 నుండి ఇది పూర్తి స్థాయిలో పనిచేస్తోంది. పరమాణువు లోపల ఉండే చిన్న చిన్న కణాల గురించి తెలుసుకోవడానికి ఇది ఎంతో ఉపయోగపడుతుంది. {{cite web|date=2010-03-29|title=Yes, we did it!|url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/14/News%20Articles/1246424?ln=en|publisher=[[CERN]]|access-date=2010-04-16}}

'''[[LIGO]]:''' ఇది గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను (gravitational waves) గుర్తించే ప్రయోగశాల. అంతరిక్షం నుండి వచ్చే సూక్ష్మమైన తరంగాలను పట్టుకోవడానికి దీనిని ఉపయోగిస్తారు. ఇది అమెరికాలోని రెండు ప్రాంతాల్లో ఉంది.

'''[[James Webb Space Telescope|JWST]]:''' ఇది 2021లో నింగిలోకి పంపిన భారీ టెలిస్కోప్. ఇది హబుల్ టెలిస్కోప్ కంటే శక్తివంతమైనది. విశ్వం పుట్టుక, నక్షత్రాలు మరియు గ్రహాల ఏర్పాటు గురించి తెలుసుకోవడానికి ఇది ఇన్ఫ్రారెడ్ కిరణాలను ఉపయోగిస్తుంది.

'''[[Mississippi State Axion Search]]:''' ఇది ఆక్సియాన్ (Axion) అనే చిన్న కణాల కోసం వెతికే ప్రయోగం. [http://meetings.aps.org/Meeting/SES12/Event/181650 The Construction of Mississippi State Axion Search]

== పద్ధతులు (Method) ==
{{main|ప్రయోగం (Experiment)}}
ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రధానంగా రెండు రకాల పద్ధతులు ఉంటాయి. అవి:

'''నియంత్రిత ప్రయోగాలు (Controlled experiments):''' ఇవి సాధారణంగా ప్రయోగశాలల్లో (laboratories) జరుగుతాయి. ఇక్కడ శాస్త్రవేత్తలు గాలి, ఉష్ణోగ్రత వంటి అన్ని అంశాలను తమ ఆధీనంలో ఉంచుకుని ప్రయోగాలు చేస్తారు.
'''సహజ ప్రయోగాలు (Natural experiments):''' ఇవి ఖగోళ శాస్త్రం (astrophysics) వంటి రంగాల్లో జరుగుతాయి. ఉదాహరణకు నక్షత్రాలను పరిశీలించేటప్పుడు వాటిపై మనకు ఎలాంటి నియంత్రణ ఉండదు. ప్రకృతిలో జరిగే సంఘటనలను దూరం నుండి చూసి అవగాహన చేసుకోవాల్సి ఉంటుంది. {{cn|date=July 2025}}
== ప్రసిద్ధ ప్రయోగాలు ==
{{Main|భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగాల జాబితా}}
భౌతిక శాస్త్ర చరిత్రలో నిలిచిపోయిన కొన్ని గొప్ప ప్రయోగాలు: {{cn|date=July 2025}}
{{div col|colwidth=23em}}

[[Bell test experiments|బెల్ టెస్ట్ ప్రయోగాలు]]

[[Cavendish experiment|కావెండిష్ ప్రయోగం]]

[[Chicago Pile-1|చికాగో పైల్-1]]

[[Cowan–Reines neutrino experiment|న్యూట్రినో ప్రయోగం]]

[[Davisson–Germer experiment|డేవిసన్-గెర్మర్ ప్రయోగం]]

[[Double-slit experiment|డబుల్ స్లిట్ ప్రయోగం]]

[[Eddington experiment|ఎడింగ్టన్ ప్రయోగం]]

[[Foucault pendulum|ఫూకాల్ట్ లోలకం]]

[[Franck–Hertz experiment|ఫ్రాంక్-హెర్ట్జ్ ప్రయోగం]]

[[Kite experiment|గాలిపటం ప్రయోగం (బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్)]]

[[Oil drop experiment|మిల్లికాన్ ఆయిల్ డ్రాప్ ప్రయోగం]]

[[Michelson–Morley experiment|మైఖేల్సన్-మోర్లే ప్రయోగం]]

[[Stern–Gerlach experiment|స్టెర్న్-గెర్లాచ్ ప్రయోగం]]

[[Torricelli's experiment|టొరిసెల్లి ప్రయోగం]]

[[Wu experiment|వూ ప్రయోగం]]
{{div col end}}

== ప్రయోగాత్మక సాంకేతికతలు ==
ప్రయోగాల కోసం శాస్త్రవేత్తలు రకరకాల సాంకేతికతలను ఉపయోగిస్తారు: {{cn|date=July 2025}}
{{div col|colwidth=20em}}

[[Crystallography|స్పటిక శాస్త్రం]]

[[Interferometry|ఇంటర్ ఫెరోమెట్రీ]]

[[NMR|ఎన్.ఎమ్.ఆర్ (Nuclear Magnetic Resonance)]]

[[Laser cooling|లేజర్ కూలింగ్]]

[[Laser spectroscopy|లేజర్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ]]

[[Signal processing|సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్]]

[[Spectroscopy|స్పెక్ట్రోస్కోపీ]]

[[Scanning tunneling microscope|STM (స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్)]]

[[Vacuum technique|శూన్య సాంకేతికత]]

[[X-Ray Spectroscopy|ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ]]
{{refend}}

== ప్రముఖ ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ==
చరిత్రలో పేరుగాంచిన కొందరు శాస్త్రవేత్తలు: {{cn|date=July 2025}}
{{div col|colwidth=23em}}

[[Archimedes|ఆర్కిమిడీస్]]

[[Galileo Galilei|గెలీలియో గెలీలీ]]

[[Robert Boyle|రాబర్ట్ బాయిల్]]

[[Isaac Newton|ఐజాక్ న్యూటన్]]

[[Benjamin Franklin|బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్]]

[[Michael Faraday|మైకేల్ ఫారడే]]

[[James Clerk Maxwell|జేమ్స్ క్లర్క్ మాక్స్‌వెల్]]

[[Marie Curie|మేరీ క్యూరీ]]

[[Jagadish Chandra Bose|జగదీష్ చంద్రబోస్]]

[[Ernest Rutherford|ఎర్నెస్ట్ రూథర్‌ఫోర్డ్]]

[[C. V. Raman|సి. వి. రామన్]]

[[Enrico Fermi|ఎన్రికో ఫెర్మీ]]

[[John Bardeen|జాన్ బార్డీన్]]

[[Chien-Shiung Wu|సి. ఎస్. వూ]]

[[Steven Chu|స్టీవెన్ చూ]]
{{div col end}}

== కాలక్రమ పట్టికలు (Timelines) ==
వివిధ విభాగాల్లో ప్రయోగాల క్రమాన్ని ఇక్కడ చూడవచ్చు:

[[Timeline of atomic and subatomic physics|పరమాణు భౌతిక శాస్త్ర కాలక్రమం]]

[[Timeline of classical mechanics|యంత్ర శాస్త్ర కాలక్రమం]]

[[Timeline of electromagnetism and classical optics|విద్యుదయస్కాంతత్వ కాలక్రమం]]

[[Timeline of thermodynamics|ఉష్ణగతిక శాస్త్ర కాలక్రమం]]

== ఇవి కూడా చూడండి ==
{{Portal|భౌతిక శాస్త్రం}}

[[Physics|భౌతిక శాస్త్రం]]

[[Engineering|ఇంజనీరింగ్]]

[[Experimental science|ప్రయోగాత్మక విజ్ఞానం]]

[[Measuring instrument|కొలిచే పరికరాలు]]

== మూలాలు (References) ==
{{reflist}}

== మరింత చదవడానికి ==

{{cite book | author=Taylor, John R. | title=An Introduction to Error Analysis (2nd ed.) | publisher=University Science Books | year=1987 | isbn=978-0-935702-75-0}}

== బయటి లింకులు ==
[[Category: తెవికీ సైన్స్ వ్యాసాలు]]

{{Commonscat-inline}}

{{Physics-footer}}
{{Authority control}}

[[Category:ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం]]