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Introducción de la Física Cuantica

 
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Ragna
Magnitud 14
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Registrado: 24 Jun 2006
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MensajePublicado: 30 Jul 2006 04:01    Asunto: Introducción de la Física Cuantica Responder citando

Fisica Cuantica

La mecánica cuántica, conocida también como mecánica ondulatoria y como física cuántica, es la rama de la física que estudia el movimiento de las partículas muy pequeñas, el comportamiento de la materia a escala muy pequeña.

El concepto de partícula "muy pequeña" atiende al tamaño en el cual comienzan a notarse efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud arbitraria y simultáneamente la posición y el momento de una partícula (véase Principio de indeterminación de Heisenberg), entre otros. A tales efectos suele denominárseles "efectos cuánticos". Así, la Mecánica cuántica es la que rige el movimiento de sistemas en los cuales los efectos cuánticos sean relevantes. Se ha documentado que tales efectos son importantes en materiales mesoscópicos (unos 1000 átomos).

Las suposiciones más importantes de esta teoría son las siguientes:

* La energía no se intercambia de forma continua, sino que en todo intercambio energético hay una cantidad mínima involucrada, es decir un cuanto (cuantización de la energía).
* Al ser imposible fijar a la vez la posición y el momento de una partícula, se renuncia al concepto de trayectoria, vital en Mecánica clásica. En vez de eso, el movimiento de una partícula queda regido por una función matemática que asigna, a cada punto del espacio y a cada instante, la probabilidad de que la partícula descrita se halle en tal posición en ese instante (al menos, en la interpretación de la Mecánica cuántica más usual, la probabilística o "de Copenhague"). A partir de esa función, o función de ondas, se extraen teóricamente todas las magnitudes del movimiento necesarias.

Aunque la estructura formal de la teoría está bien desarrollada, y sus resultados son coherentes con los experimentos, no sucede lo mismo con su interpretación, que sigue siendo objeto de controversias.

La teoría cuántica fue desarrollada en su forma básica a lo largo de la primera mitad del siglo XX. El hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos experimentales como los siguientes, inexplicables con las herramientas teóricas "anteriores" de la mecánica clásica o la electrodinámica:

* Espectro de la radiación del Cuerpo negro, resuelto por Max Planck con la cuantización de la energía. La energía total del cuerpo negro resultó que tomaba valores discretos más que continuos. Este fenómeno se llamó cuantización, y los intervalos posibles más pequeños entre los valores discretos son llamados quanta (singular: quantum, de la palabra latina para "cantidad", de ahí el nombre de mecánica cuántica.") El tamaño de los cuantos varía de un sistema a otro.
* Bajo ciertas condiciones experimentales, los objetos microscópicos como los átomos o los electrones exhiben un comportamiento ondulatorio, como en la interferencia. Bajo otras condiciones, las mismas especies de objetos exhiben un comportamiento corpuscular, de partícula, ("partícula" quiere decir un objeto que puede ser localizado en una región especial del Espacio), como en la dispersión de partículas. Este fenómeno se conoce como dualidad onda-partícula.
* Las propiedades físicas de objetos con historias relacionadas pueden ser correlacionadas en una amplitud prohibida por cualquier teoría clásica, en una amplitud tal que sólo pueden ser descritos con precisión si nos referimos a ambos a la vez. Este fenómeno es llamado entrelazamiento cuántico y la desigualdad de Bell describe su diferencia con la correlación ordinaria. Las medidas de las violaciones de la desigualdad de Bell fueron de las mayores comprobaciones de la mecánica cuántica.
* Explicación del efecto fotoeléctrico, dada por Albert Einstein, en que volvió a aparecer esa "misteriosa" necesidad de cuantizar la energía.
* Efecto Compton.

El desarrollo formal de la teoría fue obra de los esfuerzos conjuntos de muchos y muy buenos físicos y matemáticos de la época como Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Albert Einstein, P.A.M. Dirac, Niels Bohr y Von Neumann entre otros (la lista es larga). Algunos de los aspectos fundamentales de la teoría están siendo aún estudiados activamente. La Mecánica cuántica ha sido también adoptada como la teoría subyacente a muchos campos de la física y la química, incluyendo en Materia condensada, Química cuántica y Física de partículas.

La región de origen de la Mecánica cuántica puede localizarse en la Europa central, en Alemania y Austria, y en el contexto histórico del primer tercio del siglo XX.

Descripción de la teoría

La mecánica cuántica describe el estado instantáneo de un sistema (estado cuántico) con una función de ondas que codifica la distribución de probabilidad de todas las propiedades medibles, u observables. Algunos observables posibles sobre un sistema dado son la energía, posición, momento, y momento angular. La mecánica cuántica no asigna valores definidos a los observables, sino que hace predicciones sobre sus distribuciones de probabilidad. Las propiedades ondulatorias de la materia son explicadas por la interferencia de las funciones de onda.

Estas funciones de onda pueden transformarse con el transcurso del tiempo. Por ejemplo, una partícula moviéndose en el espacio vacío puede ser descrita mediante una función de onda que es un paquete de ondas centrado alrededor de alguna posición media. Según pasa el tiempo, el centro del paquete puede trasladarse, cambiar, de modo que la partícula parece estar localizada más precisamente en otro lugar. La evolución temporal de las funciones de onda es descrita por la Ecuación de Schrödinger.

Algunas funciones de onda describen distribuciones de probabilidad que son constantes en el tiempo. Muchos sistemas que eran tratados dinámicamente en mecánica clásica son descritos mediante tales funciones de onda estáticas. Por ejemplo, un electrón en un átomo sin excitar se dibuja clásicamente como una partícula que rodea el núcleo, mientras que en mecánica cuántica es descrito por una nube de probabilidad estática, esférico simétrica, que rodea al núcleo.

Cuando realizamos una medición en un observable del sistema, la función de ondas se convierte en una del conjunto de las funciones llamadas funciones propias, estados propios, eigen-estados...etc del observable en cuestión. Este proceso es conocido como reducción de la función de onda. Las probabilidades relativas de ese colapso sobre alguno de los estados propios posibles es descrita por la función de onda instantánea justo antes de la reducción. Considera el ejemplo anterior sobre la partícula en el vacío. Si medimos la posición de la misma, obtendremos un valor aleatorio x. En general, es imposible para nosotros predecir con precisión qué valor de x obtendremos, aunque es probable que obtengamos un cercano al centro del paquete de ondas, donde la amplitud de la función de onda es grande. Después de que hemos hecho la medida, la función de onda de la partícula colapsa y se reduce a una que esté muy concentrada en torno a la posición observada x.

La ecuación de Schrödinger es determinista en el sentido de que, dada una función de onda a un tiempo inicial dado, la ecuación suministra una predicción concreta de qué función tendremos en cualquier tiempo posterior. Durante una medida, el eigen-estado al cual colapsa la función es probabilista, no determinista. Así que la naturaleza probabilista de la mecánica cuántica nace del acto de la medida.

Extraido de: Wikipendia.com
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ariel12036
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MensajePublicado: 09 Feb 2008 05:21    Asunto: pregunta Responder citando

hola ,,,recien empiezo a informarme sobre el tema de la fisica cuantica, por ende mis conocimientos son limitados (tirando a nulos)..en algunos videos que vi sobre el tema se mencionaba que una particula(creo que decian que era un electron,,,creo) se comportaba a veces como onda y aveces como particula(repito,,,puedo estar diciendo cualquier cosa,,es lo que creo que entendi) y que esa particula se pudo comportar como onda por el solo hecho de que alguien la (cientificos) la estaban obsevando. como es esto?? esto lo vi en un video de youtube,,,en un experimento sobre unas ranuras,,,si me podes dar una explicacion,,lo mas sencilla que se pueda te lo agradeceria.......cha gracias..
ariel.de argentina....
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gembol
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MensajePublicado: 09 Feb 2008 11:45    Asunto: Responder citando

Hola ariel!

No es que una partícula se convierta de repente en onda y viceversa. Es simplemente que en física cuántica todo tiene un comportamiento dual y según las mediciones que queramos hacer se verán datos que corresponden a una onda o una partícula.

Es complicado porque a escala macroscópica nosotros no tenemos esa concepción de la materia, pero todo absolutamente todo es onda a la vez que partícula, sólo que hasta que no mides no sabes sus propiedades, con la desventaja de que cuando mides, se pierden muchas propiedades al mismo tiempo, jejejejee porque alteras el sistema mismo en que se mueve esa "partícula".

Saludos!
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gembol
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Registrado: 06 Ene 2008
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MensajePublicado: 09 Feb 2008 11:47    Asunto: Responder citando

Por cierto, recomiendo mucho un libro sobre física teórica y nuevas teorías del célebre físico Brian Greene que se llama "El Universo Elegante".

Está también en documentales en DVD y tanto un formato como otro son muuuy interesantes para comprender un poco de qué va esto de la física cuántica-relatividad...

Saludos!!!
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ariel12036
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MensajePublicado: 10 Feb 2008 16:17    Asunto: gracias Responder citando

gracias por la recomendacion,,,voy a tratar de conseguir el libro ,,despues les cuento a ver si lo entendi..
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Manuworld
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MensajePublicado: 13 Oct 2013 07:47    Asunto: No a la Wikipedia !!! Responder citando

Hay páginas de interés científico contrastadas, que ofrecen datos con una validez científica incuestionable. Pq usar la Wikipedia?? Una "enciclopedia" de edición libre!! Para una primera consulta, y hacerse una idea general de algo, vale. Pero ofrecerla como referencia en algún tipo de investigación o para validar una teoría, me parece algo arriesgado.
Es una opinión personal , desde luego
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