Teorik fiziğin temel dalı olup, atom ve atom altı parçacıkların hareketi inceler.Gelin günümüze kadar nasıl geldiğine bir göz atalım:
1) Max Planck 1858 la başlar:
100 yaşını henüz geçen KM’ın, 1900’da Max Planck’ın (1858-1947) fizikçilerin yıllardır üzerinde uğraştıkları bir problemin kabul edilebilir bir çözümünü bulmasıyla doğum sancıları başlamıştı. Isıtılan bir madde parçası kızdıkça ışıldamaya başlar. Daha yüksek sıcaklıklarda kızıl kor, sonunda da akkor (beyaz ışık saçılması) haline gelir. Yüksek ısılarda böyle siyah cisimler tarafından ışınlar yayılır. Bu “siyah cisim ışıması”dır. Planck, ışınımın büyüklüklerinin belli paketler halinde yayıldığını ileri sürmüştü. Enerjinin ayrı ayrı enerji paketleri halinde yayılması yeni bir düşünceydi. Planck, bu açıklamanın doğayı tanımlamada kullandığımız temel kavramları kökünden sarsacağından habersizdi. Böyle bir paketteki (kuantum) enerji miktarı ışınım frekansıyla doğru orantılıydı. Denklem olarak şöyle yazılıyordu: E=hν=hc/λ. Planck, gerek duyduğu sabiti de h ile gösterdi. Bu sabit daha sonra Planck sabiti olarak adlandırıldı ve ışık hızı ya da pi sayısı gibi doğanın bir değişmezi, Planck sabiti de keşfedilmiş oldu. Böylece kuantum dünyasının gizli perdesi iyice aralandı.
2) Louis de Broglie 1905 :
Ardından, oyunun başlaması çok uzun zaman almadı. 1905’lerde ise Louis de Broglie, lamdaλ frekansıyla salınım yapan bir parçacığa, bir “dalganın eşlik edeceğini” gösterdi.
3) Niels Bohr 1913
Niels Bohr (1913), bir atom çekirdeğinin yörüngesindeki elektronların açısal momentumunun, h/2π’nin tam katları değerler alabileceğini ortaya koydu.
4) Paul Dirac:
Daha sonra Paul Dirac daha kullanışlı olan ħ=h/2π tanımını geliştirdi (uzun kolunda yatay çizgi olan h). Buna göre açısal momentum elektronlar için sadece 0,ħ,2ħ,3ħ,4ħ şeklinde değerler alabiliyordu. Bu yeni sistemle atomun çevresindeki elektronların kararlı enerji düzeyleri olduğu ortaya konuldu.
5) De Broblie 1923:
10 yıl sonra, 1923’de de Broglie, parçacık-dalga karmaşasına bir aşama daha ekleyerek parçacıkların bazen dalgalar gibi davrandıklarını öne sürdü.
Böylece Einstein’ın ünlü E=mc2’si ile Planck’ın E=hν’si iyice birbirine yakınlaşmaya başladı. Bugün için iyi bilinen E=mc2=hν=ћω denklemi elde edildi. Burada v frekansında salınan parçacık, yalnız kesikli hν/c2 kütle birimlerinden (kuantum) oluşmalıydı.
Werner Heisenberg “matris” mekaniğini (1925) ve
Erwin Schrödinger “dalga mekaniğini” (1926) ortaya koyarak kuantum kuramını güçlü bir zemine oturttular.