Wat is toegepaste natuurkunde?

Toegepaste fysica is een term voor natuurkundig onderzoek dat "pure" fysica combineert met engineering. Pure fysica is de studie van de fundamentele fysische eigenschappen van materie, en alles wat daaruit voortkomt, zoals energie en beweging. Toegepaste fysica gebruikt dezelfde onderzoekslijn om technologische problemen op te lossen.

Het kan gemakkelijk zijn om onderzoek te identificeren als "toegepast" of "puur" in gevallen waarin een directe praktische toepassing wordt gezocht. De speciale relativiteitstheorie van Einstein is bijvoorbeeld pure fysica en het ontwerpen van glasvezeltechnologie wordt toegepast. Het onderscheid tussen de twee kan echter vervagen. Zeker, er is een continuüm van onderzoeksthema's langs het spectrum tussen toegepast en puur. Maar om als toegepast te worden beschouwd, moet het onderzoek op zijn minst betrekking hebben op de potentiële technologische of praktische toepassingen van hun onderzoek, als het niet direct betrokken is bij het oplossen van een technisch probleem.

Toegepast fysisch onderzoek kan betrekking hebben op het ontwikkelen van instrumenten voor wetenschappelijk onderzoek. Veel van de instrumenten die door natuurkundigenonderzoekers worden gebruikt, zijn inderdaad zo geavanceerd dat ze door de onderzoekers zelf zijn gebouwd. Hoogenergetische fysici die werken aan deeltjesversnellers zoals de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) zijn een goed voorbeeld van fysici die hun eigen instrumentarium bouwen.

Toegepaste natuurkunde, als een academische discipline, is een relatief nieuwe uitvinding met een enigszins klein aantal universiteiten met afdelingen in het veld. Vaak zal een faculteit toegepaste natuurkunde faculteit putten uit de natuurkunde-afdeling en technische afdelingen van een universiteit. Het is gebruikelijk dat de faculteit gezamenlijke afspraken maakt op meer dan één afdeling. Er is een groeiende trend in de richting van interdisciplinair onderzoek op alle wetenschappelijke gebieden, en de geformaliseerde overlap van technisch en natuurkundig onderzoek in de vorm van toegepaste natuurkunde-afdelingen aan universiteiten is symptomatisch voor deze trend.

Er is een breed scala aan onderzoeksonderwerpen die kunnen worden beschouwd als toegepaste fysica. Een voorbeeld is de ontwikkeling van supergeleiders. Een supergeleider is een materiaal dat elektriciteit zonder weerstand onder een bepaalde temperatuur geleidt. Supergeleidende magneten zijn essentieel voor de functie van MRI-machines (magnetic resonance imaging), deeltjesversnellers en NMR-spectrometers (nucleaire magnetische resonantie). Onderzoek naar de fysische eigenschappen en theorie achter supergeleidende magneten zou eigenlijk als pure fysica worden beschouwd. Pogingen om verbeterde supergeleiders te bouwen en nieuwe toepassingen voor hen te vinden, zouden zeker als toegepaste fysica worden beschouwd. Andere bekende voorbeelden van dit type onderzoek zijn pholtovoltaics en nanotechnologie.