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Duda Sobre Fisica Cuantica

 
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Abbadon
Magnitud 14
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Registrado: 26 Ene 2006
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MensajePublicado: 06 Feb 2006 06:20    Asunto: Duda Sobre Fisica Cuantica Responder citando

Simple: es verdad que segun la fisica cuantica un material puede superponerse a otro, es decir, algo asi como transpasarlo si se dan ciertas caracteristicas?...
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Saber lo que uno sabe y saber lo que uno no sabe es la caracteristica de uno que sabe.
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alshain
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Registrado: 26 Nov 2005
Mensajes: 278

MensajePublicado: 08 Feb 2006 10:10    Asunto: Responder citando

Si me lo permites creo que hay que aclarar varias cosas. Primero, que la mecánica cuántica es una teoría que se aplica a fenómenos microscópicos y, aunque también proporciona un límite adecuado para obtener la mecánica clásica, los fenómenos que solemos denominar como "cuánticos" no aparecen en el dominio de lo macroscópico. Lo menciono porque en la formulación de la pregunta el uso del término "un material" me suena a algo macroscópico. Quedándonos por tanto en el mundo de las partículas, lo segundo es que superponer y traspasar no son lo mismo. Una partícula confinada en una región del espacio delimitada por una barrera de potencial, puede traspasarla y escapar, aun cuando clásicamente su energía no sea suficiente para ello. Esto se denomina efecto tunel y es algo puramente cuántico. Por otro lado dos partículas pueden estar en la misma posición espacial. Para ello han de ser bosones (partículas de espín entero) y no fermiones (partículas de espín semientero) que cumplen el principio de exclusión de Pauli.
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When one tugs at a single thing in nature, he finds it attached to the rest of the world. John Muir
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Abbadon
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Registrado: 26 Ene 2006
Mensajes: 15

MensajePublicado: 08 Feb 2006 19:31    Asunto: Responder citando

alshain escribió:
Por otro lado dos partículas pueden estar en la misma posición espacial. Para ello han de ser bosones (partículas de espín entero) y no fermiones (partículas de espín semientero) que cumplen el principio de exclusión de Pauli.


Es eso a lo que me referia, en cuanto a el tamaño, obviamente me referia a los microscopico y no a lo macroscopico

Gracias
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pulsar
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Registrado: 08 Abr 2006
Mensajes: 3

MensajePublicado: 08 Abr 2006 11:07    Asunto: Responder citando

Por otro lado dos partículas pueden estar en la misma posición espacial. Para ello han de ser bosones (partículas de espín entero) y no fermiones (partículas de espín semientero) que cumplen el principio de exclusión de Pauli.

????????

Soy nueva aquí, me ha sorprendido un poco esta respuesta así que he decidido registrame para aclararlo un poco:

Eso de que dos partículas puedan estar en el mismo punto del espacio, a la vez, no es cierto, aunque sean bosones y aunque estemos hablando de fenómenos cuánticos (como a nivel clásico, las partículas microscópicas tienen cierta masa y cierto volumen y no pueden estar en el mismo punto, al igual que si llenas una botella con agua no la puedes llenar de leche sin vaciarla).

Digamos que a los bosones les gusta estar "juntitos" y a los fermiones no.

Pongamos un ejemplo sencillo de sistema fermiónico: los tres electrones de un átomo de litio neutro, por ejemplo.
Si teneis algún conocimiento de química sabreis que los electrones se mueven en torno al núcleo atómico, pero no lo hacen en órbitas bien definidas como los planetas en torno al sol, sino que dado un electrón, al cabo de cierto tiempo su movimiento habrá cubierto una región en torno al núcleo con cierta forma, puede ser esférica, con forma de lóbulo... (según el estado del electrón). El estado del electrón viene definido por la llamada función de ondas, que en el ejemplo del átomo puesto determina la energía del electrón, su momento angular orbital y su espín (momento angular intrínseco), a los valores medios (en cuántica todos los cálculos son probabilísticos) de estas magnitudes se les llama números cuánticos. Pues bien, cuando he dicho que a los ferminoes no les gusta estar "juntos", formalmente quería decir que dos fermiones no pueden tener todos sus números cuánticos iguales (no pueden tener la misma función de ondas) En el ejemplo del átomo de litio, que tienen tres electrones, los dos primeros se disponen en la llamada capa 1s (cubriendo una región esférica, es decir con alta probabilidad de encotrar a ambos electrones dentro de esa esfera),tienen iguales números cuánticos salvo el espín (que para electrones es 1/2 ó -1/2) por eso pueden estar en la misma capa. El tercer electrón ya no pede estar en la misma capa 1s pues eso implicaría que tiene igual energía y momento angular que los dos primeros electrones y además tendrá el espín igual al de alguno de estos (pues o es 1/2 o es -1/2), se dice que violaría el principio de exclusión de Pauli, así que está en una capa superior (más externa), la 2s, en la que ya el número cuántico que denota la energía es distinto.

Los bosones sin embargo pueden tener todos sus números cuánticos iguales, es decir podemos tener un montón de bosones en el mismo estado de energía (para saber más buscad "condensado de Bose-Einstein")

Podría seguir hablando de esto sin parar, pero no quiero aburrioras más y no tengo tiempo

Espero haberos aclarado algo

ta lueguito
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alshain
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Registrado: 26 Nov 2005
Mensajes: 278

MensajePublicado: 08 Abr 2006 15:28    Asunto: Responder citando

pulsar escribió:
Eso de que dos partículas puedan estar en el mismo punto del espacio, a la vez, no es cierto, aunque sean bosones y aunque estemos hablando de fenómenos cuánticos

Por supuesto que pueden. El hecho que puedan tener todos los números cuánticos iguales, o que puedan estar en el mismo estado energético, también se refleja en la posición espacial. No es muy intuitivo pero es así.

Si no me crees a mí, aquí tienes una página con preguntas frecuentes sobre la luz y otros temas, donde se explica:
Cita:
Bosons (such as photons) do not notice each other and can be at the same location at the same time without any problem.


Los condensados de Bose-Einstein son una manifestación macroscópica de esto y su descripción lleva intrínseca la posibilidad de que varios bosones del condensado estén en la misma posición espacial. Resumiendo, todo esto se puede formalizar matemáticamente, pero resulta en el hecho de que dos bosones sí pueden, en principio, ocupar la misma posición del espacio.

Naturalmente todo esto es válido con la teoría de cuántica actual, la cual no proporciona una descripción interna de las partículas y las considera entidades puntuales sin dimensión. Una teoría fundamental debería o quizás podría arreglar esto, pero entonces también está por ver en qué medida tiene sentido hablar de "posiciones" o espacio y tiempo en en régimen en el que la aproximación puntual para partículas ya no es válida en esa supuesta teoría.

Un saludo.
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pulsar
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Registrado: 08 Abr 2006
Mensajes: 3

MensajePublicado: 08 Abr 2006 20:05    Asunto: Dudilla Responder citando

Cambiando de tema, alshain:

¿Controlas de Relatividad General? (sé que nada tiene que ver con esto pero ya que has contestado tan rápidamente me aseguro de que vayas a leer pronto este nuevo mensaje)

Tengo que hacer un ejercicio y no sé muy bien cómo hacer alguno de los apartados, te lo describo brevemente:

tengo ya calculados el tensor métrico y la conexión afín de una cierta variedad cuadridimensional (espacio de Sitter) y luego me piden que haye la solución general de las geodésicas de tipo tiempo, espacio y luz.
Sé que para las geodésicas tipo luz, además del sistema de EDOs a resolver debemos imponer que el tiempo propio se anule, pero ¿cómo diferencio las geodésicas tipo tiempo de las tipo espacio?

Después me dan una condición inicial (punto P) y me piden que describa los tres tipos de geodésicas que pasan por dicho punto del espacio-tiempo. Con el apartado anterior resuelto esto es una tontería, ¿no?, solo sustituir el punto inicial.

Por último me preguntan ¿es posible conectar cualquier punto de la variedad de Sitter con P, mediante una geodésica?
¿qué tengo que hacer para saberlo?

Gracias

Ciao
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alshain
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Registrado: 26 Nov 2005
Mensajes: 278

MensajePublicado: 09 Abr 2006 08:02    Asunto: Re: Dudilla Responder citando

pulsar escribió:
tengo ya calculados el tensor métrico y la conexión afín de una cierta variedad cuadridimensional (espacio de Sitter) y luego me piden que haye la solución general de las geodésicas de tipo tiempo, espacio y luz.
Sé que para las geodésicas tipo luz, además del sistema de EDOs a resolver debemos imponer que el tiempo propio se anule, pero ¿cómo diferencio las geodésicas tipo tiempo de las tipo espacio?

En general como el producto interno se conserva a lo largo de una geodésica tienes que con U = dx/dl (l un parámetro afin):

g U U = - 1, geodésica temporal
g U U = 0, geodésica nula
g U U = 1, geodésica espacial

De todas formas en estos casos de cálculos de geodésicas las simetrías del espacio-tiempo, codificadas en los vectores de Killing, simplifican mucho las cosas y usualmente no hace falta usar el método general para resolverlas. Habría que mirarlo con detalle.

pulsar escribió:
Por último me preguntan ¿es posible conectar cualquier punto de la variedad de Sitter con P, mediante una geodésica?
¿qué tengo que hacer para saberlo?

En estos casos es mas fácil demostrar que no se puede, ya que vale con un ejemplo. De hecho en el caso de-Sitter no se puede, ya que existe un horizonte de eventos cosmológico a una distancia D = c / H (distancia sobre superficie de tiempo constante) de cada observador comóvil. H es el parámetro de Hubble H = (1/a) da/dt, siendo a el factor de escala. Para demostrar que no se puede tomas un evento (un punto de la variedad) fuera del horizonte de eventos para un tiempo comóvil o coordenado determinado y muestras que desde él no se puede alcanzar ningún evento del interior del horizonte localizado en cualquier tiempo mayor por medio de una geodésica nula y tampoco por tanto por medio de una temporal. Si esto no te queda muy claro creo que puedes proceder también investigando la distancia (espacial) máxima que recorre un rayo de luz radial (integrando el elemento de línea ds² = 0 desde t hasta infinito).

Espero que te sirva.
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Registrado: 08 Abr 2006
Mensajes: 3

MensajePublicado: 09 Abr 2006 09:45    Asunto: Re: Dudilla Responder citando

Muchas gracias por tu ayuda, tendré en cuenta tus explicaciones aunque he decidido hacer el problema a la vuelta de Semana Santa, cuando lo pueda consultar con algún compañero de clase (estudio Física, como habrás deducido).

Ta lueguín
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Ch-S
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Registrado: 23 Abr 2006
Mensajes: 7

MensajePublicado: 23 Abr 2006 07:47    Asunto: Responder citando

Genial estudiantes de Física ^^

Lo digo en serio, a ver si entro yo tambien ^^
Desde aqui Barcelona; un abrazo, y constancia, que dicen que son duros los estudios Wink

Creo que lo que nuestro compañero quiere decir es si es possible que en el mundo Quantico más extremo [como en las nuevas teorias por ejemplo "Teoria de Cuerdas" la mas famosa y popularizada ultimamente]
pueden darse fenomenos como "viajes en el tiempo", desviaciones de trayectorias de forma incomprensible, existencia de dos particulas en un mismo epsacio fisico, o interacción entre particulas o como bien ha dicho, poder atraversarse entre si, entre otros fenomenos inauditos en Fisica Relativista.

No conozco la respuesta con certeza, pero creo y tengo entendido [quiza erroneamente] que todos esos fenomenos pueden, digo pueden, deberse al Caos existente en esos campos, el desconocimiento de como funcionan.

De aqui, a que suceda realemente, creo esta por demostrar, pero asi lo premonizan algunos cientificos.
Sin embargo uno de los principios basicos del mundo quantico creo que es la interacción Objeto-Observador, es decir, el simple hecho de estar observando al objeto, altera y modifica sus caracteristicas y variables.
Asi que todo son probabilidades, puras y duras. Da que pensar.

Y como bien han mencionado; no debes preocuparte por ello, mas que a fines teoricos, cientificos y filosoficos [para algunos igual o mas importantes que los conocimientos practicos y quotidianos ^^].
Jamas atravesaras una pared en consequencia, o chocaras con obejos invisibles, o estos de atraeran o repeleran.

Pido porfavor que alguien puede aclararme si me estoy equivocando mucho respecyo al principio Observador-Objeto y respeto al Caos en Calculo.
Pero en absoluto intento negar ninguna otra teoria Fisica Quantica, nisiquiera dar explicacion a los fenomenos aqui descritos. ^^

Saludos
Ch-S
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alshain
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Registrado: 26 Nov 2005
Mensajes: 278

MensajePublicado: 26 Abr 2006 14:05    Asunto: Responder citando

Ch-S escribió:
Pido porfavor que alguien puede aclararme si me estoy equivocando mucho respecyo al principio Observador-Objeto y respeto al Caos en Calculo.

Hola.

No entiendo muy bien a qué te refieres con el caos en cálculo. Lo que hay en la física cuántica es aleatoriedad que se presenta en determinadas mediciones en las que ciertas variables observables no pueden ser predichas con exactitud arbitrariamente grande. En general, los estados evolucionan de forma determinista en la mecánica cuántica, de acuerdo con la ecuación de Schrödinger, pero a la hora de realizar mediciones el resultado observable no siempre es determinable. Esto no tiene nada que ver con caos, que es un término con otro significado matemático distinto.

Un saludo.
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Ragna
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Registrado: 24 Jun 2006
Mensajes: 37

MensajePublicado: 30 Jul 2006 01:15    Asunto: Responder citando

Interesante debate

alshain escribió:
No entiendo muy bien a qué te refieres con el caos en cálculo.


Intuyo que se refiere a que los calculos en cuanto entramos en el terreno de la Cuantica pueden tornarse muy... abstractos. Frente a la relativa simpleza de los calculos clasicos, en los que siempre obtenemos un resultado conciso, aqui como mucho conseguimos calcular una probabilidad. Vamos, que puede resultar caotico moverse por probabilidades y no por resultados exactos. En realidad, aun habiendo pasado un tiempo considerable desde Schrodinguer y compañía, sabemos bastante poco, teniendo en cuenta lo extenso que se prevee el desenlaze.

Ch-S escribió:
Pido porfavor que alguien puede aclararme si me estoy equivocando mucho respecto al principio Observador-Objeto


Creo que no te equivocas demasiado. De hecho, este principio es uno de los descubrimientos mas prometedores de la cuantico. Viene a decir que en el mismo instante que se declara un Observador, y ejerce como tal, produce un cambio en el Objeto, que le otorga un nuevo estado modificado. Aqui me uno a la peticion de auxilio de Ch-S, para ver si alguien puede explicar cual es el resultado de la modificación que ejerce el Observador en el Objeto observado.

Ch-S escribió:
Creo que lo que nuestro compañero quiere decir es si es possible que en el mundo Quantico más extremo [como en las nuevas teorias por ejemplo "Teoria de Cuerdas" la mas famosa y popularizada ultimamente]
pueden darse fenomenos como "viajes en el tiempo", desviaciones de trayectorias de forma incomprensible, existencia de dos particulas en un mismo epsacio fisico, o interacción entre particulas o como bien ha dicho, poder atraversarse entre si, entre otros fenomenos inauditos en Fisica Relativista.


Por lo que tengo entendido si que es posible que diferentes particulas compartiesen una misma región del espacio-tiempo. Maximizando este efecto (y entiendase solo como ejemplo), una persona podría estar dentro de una roca, y viceversa, sin que la persona sufriese ningun tipo de daño. De momento el ejemplo es pura ciencia ficción, pero quien sabe hasta que punto podria comportarse de ese modo la materia a mayor escala.
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