- ¿Qué es la mecánica cuántica?
- Funcionamiento y principios de la mecánica cuántica
Dentro de la física existen teorías que buscan explicar el comportamiento de los cuerpos y los elementos. Una de ellas es la mecánica cuántica, que, de todas, es la más reciente. Incluso, muchos de los descubrimientos que han podido realizarse, han dado origen a tecnologías modernas.
Pero, ¿qué es la mecánica cuántica? ¿Acaso es posible plantear hipótesis sobre el comportamiento del universo y todo lo que nos rodea? Sin lugar a duda, sí y la mejor forma de comprobarlo es saber cómo funciona y sus propiedades.
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¿Qué es la mecánica cuántica?
La mecánica o teoría cuánticas, como también se conoce, es la rama de la física que se encarga del estudio del comportamiento de la materia en diferentes dimensiones. Bien sea de una molécula, átomo y elementos muchos más pequeños.
A partir de investigaciones sobre energía atómica y subatómica, las teorías de la física más importantes de la antigüedad han perdido validez. Dando como resultado, la creación de nuevas teorías y el surgimiento de dispositivos tecnológicos que hacen posible entender, a fondo, cómo funciona un cuerpo.
Entre los descubrimientos más importantes de la física cuántica destaca la electrónica, el láser, el microscopio electrónico, la química computacional y la resonancia magnética nuclear, por mencionar algunos.
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Origen de la teoría cuántica
A mediados del siglo XX la física clásica comenzaba a perder relevancia, dada su carencia para abordar problemas que parecían no tener respuesta lógica. Por lo que, comenzaron a plantearse nuevas teorías a la par del surgimiento de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.
Dicha teoría, propuso hipótesis que rechazaban algunos principios de la física como se conocía hasta el momento. Por ejemplo, que la energía emitida por un cuerpo se propagaba a través de un proceso natural para luego ser absorbida.
Tomando en consideración el planteamiento de Einstein y los principios de la física, Max Planck creó otra teoría en el año 1900. La cual especifica que una materia oscura es capaz de emitir energía discreta y no continua.
Es decir, que la energía irradiada se disipa en proporciones pequeñas. Estas proporciones se denominan quantum o cuantos y por ende, surge el término cuántico o cuántica. Para 1905 Einstein apoya esta teoría descubriendo el efecto fotoeléctrico a través de la emisión de electrones dividida en fotones al entrar en contacto con la radiación electromagnética.
Por otra parte, casi al mismo tiempo de que la teoría de Planck tomaba fuerza, surgieron otros descubrimientos físicos, que se consideran de gran importancia. Tal es el caso de la dualidad onda-partícula y las propiedades ondulatorias.
Funcionamiento y principios de la mecánica cuántica
La física cuántica plantea su funcionamiento a través de sus principios o fundamentos. Los cuales están enfocados, específicamente, en el estudio del comportamiento de la materia. Que a su vez, pueden ser partículas atómicas y subatómicas, y pueden estar presentes en todas partes e interactuar en el espacio.
Considerando lo anterior, los principios más importantes empleados en el estudio de la materia en la mecánica cuántica son los siguientes.
Cuantificación de emisión de energía
Plantea que cualquier partícula no está sujeta a fundamentos lógicos planteados en las leyes de la física clásica. Por lo que la energía puede desplazarse por la materia a través de saltos, generando así, un comportamiento luminoso discreto.
Por lo tanto, los saltos generan un flujo energético que pueden medirse en quantum o cuantos. Que, a su vez, implica un movimiento luminoso, no continuo.
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Principio de la superposición o probabilidad
El principio de la superposición indica que ningún cuerpo se encuentra en un punto exacto en el espacio. Es decir, es capaz de crear un tipo de interferencia energética que le permite estar en cualquier lugar de forma simultánea.
Lo que hace posible esta superposición de la materia, es el estado en el que aparece en un punto determinado. Se estima la probabilidad mientras se encuentra visible en un punto y va desapareciendo en el resto del espacio.
Principio de la dualidad
La dualidad onda-partícula es de los hallazgos que más relevancia han tenido dentro de la mecánica cuántica. Este principio plantea que la materia puede ser onda y partícula simultáneamente.
Por ejemplo, un cuerpo que emite luz en el espacio se puede observar cómo pequeñas esferas que emiten energía a través de ondas. Entonces, las esferas representan a la partícula y la luz, ondas.
Efecto túnel
El efecto túnel plantea que una materia puede traspasar barreras de energía superiores a ella a través de movimientos relativos en el espacio. Por lo tanto, se comprueba la veracidad del principio de la dualidad onda-partícula.
Principio de la incertidumbre de Heisenberg
Este principio explica que es imposible saber con exactitud la ubicación de la materia dentro del espacio y mucho menos determinar la velocidad de su movimiento. En este sentido, es probable que un cuerpo pueda estar en un punto A, B o C y nunca conocer su ubicación exacta. Confirmando así, que se cumple el principio de la probabilidad y superposición de la energía.
Entrelazamiento cuántico
Albert Einstein, Podolsky y Rosen predijeron el entrelazamiento cuántico, mejor conocido como la paradoja EPR, en 1935. Sin embargo, fue Erwin Schrödinger quien introdujo el término que describe este principio de la física cuántica.
Dicho esto, y de acuerdo con el planteamiento teórico, dos o más cuerpos pueden enlazarse superponiendo sus estados entre sí.
Por ejemplo, el estado de un cuerpo se enlaza a otro que se muestra en un estado diferente y a otro como si se tratase de una reacción en cadena dentro de un campo electromagnético.
En otras palabras, una partícula no puede definirse como tal según su estado, pues se trata de un conjunto de ondas fusionadas que crean un sistema de partículas cuánticas. Una vez más, se comprueba el principio de la dualidad.
Sin lugar a duda, la física cuántica y sus alcances son interesantes. Así que aprender e indagar cada aspecto que la conforma es más que necesario. Tomando en cuenta que muchos de los descubrimientos más importantes de la historia de la humanidad, tiene su origen es esta ciencia aún vigente.
