La mecánica cuántica es una rama de la fÃsica que se ocupa de los fenómenos fÃsicos a escalas microscópicas, donde la acción es del orden de la constante de Planck.
Mecánica cuántica
Sustentada en la naturaleza dual partÃcula/onda de la materia, la mecánica cuántica describe cómo en cualquier sistema fÃsico existe una multiplicidad de estados resultantes de incertidumbre en la especificación completa de magnitudes observables. Los estados, habiendo sido descritos mediante ecuaciones diferenciales, son denominados estados cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la existencia del espectro atómico discreto y revelar los misterios de la estructura atómica, tal como hoy son descritos; fenómenos como la difracción de electrones, que no puede explicar debidamente la fÃsica clásica o más propiamente la mecánica clásica.
La mecánica cuántica propiamente dicha no incorpora a la relatividad en su formulación matemática. La parte de la mecánica cuántica que incorpora elementos relativistas de manera formal para abordar diversos problemas se conoce como mecánica cuántica relativista o ya, en forma más correcta y acabada, teorÃa cuántica de campos (que incluye a su vez a la electrodinámica cuántica, cromo dinámica cuántica y teorÃa electro débil dentro del modelo estándar) y más generalmente, la teorÃa cuántica de campos en espacio-tiempo curvo. La única interacción elemental que no se ha podido cuantificar hasta el momento ha sido la interacción gravitatoria. Este problema constituye entonces uno de los mayores desafÃos de la fÃsica del siglo XXI.
La mecánica cuántica proporciona el fundamento de la fenomenologÃa del átomo, de su núcleo y de las partÃculas elementales (lo cual requiere necesariamente el enfoque relativista). También su impacto en teorÃa de la información, criptografÃa y quÃmica ha sido decisivo.
Contexto histórico
La mecánica cuántica es, cronológicamente, la última de las grandes ramas de la fÃsica. Se formuló a principios del siglo XX, casi al mismo tiempo que la teorÃa de la relatividad, aunque el grueso de la mecánica cuántica se desarrolló a partir de 1920 (siendo la teorÃa de la relatividad especial de 1905 y la teorÃa general de la relatividad de 1915).
Además al advenimiento de la mecánica cuántica existÃan diversos problemas no resueltos en la electrodinámica clásica. El primero de estos problemas era la emisión de radiación de cualquier objeto en equilibrio, llamada radiación térmica, que es la que proviene de la vibración microscópica de las partÃculas que lo componen. Usando las ecuaciones de la electrodinámica clásica, la energÃa que emitÃa esta radiación térmica tendÃa al infinito si se suman todas las frecuencias que emitÃa el objeto, con ilógico resultado para los fÃsicos. También la estabilidad de los átomos no podÃa ser explicada por el electromagnetismo clásico, y la noción de que el electrón fuera o bien una partÃcula clásica puntual o bien una cáscara esférica de dimensiones finitas resultaban igualmente problemáticas.
RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA
El problema de la radiación electromagnética de un cuerpo negro fue uno de los primeros problemas resueltos en el seno de la mecánica cuántica. Es en el seno de la mecánica estadÃstica donde surgen por primera vez las ideas cuánticas en 1900. Al fÃsico alemán Max Planck se le ocurrió un artificio matemático: si en el proceso aritmético se sustituÃa la integral de esas frecuencias por una suma no continua (discreta), se dejaba de obtener infinito como resultado, con lo que se eliminaba el problema; además, el resultado obtenido concordaba con lo que después era medido.
Fue Max Planck quien entonces enunció la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de «cuantos» de luz o fotones de energÃa cuantizados introduciendo una constante estadÃstica, que se denominó constante de Planck. Su historia es inherente al siglo XX, ya que la primera formulación cuántica de un fenómeno fue dada a conocer por el mismo Planck el 14 de diciembre de 1900 en una sesión de la Sociedad FÃsica de la Academia de Ciencias de BerlÃn.
La idea de Planck habrÃa permanecido muchos años sólo como hipótesis sin verificar por completo si Albert Einstein no la hubiera retomado, proponiendo que la luz, en ciertas circunstancias, se comporta como partÃculas de energÃa (los cuantos de luz o fotones) en su explicacion del efecto fotoeléctrico. Fue Albert Einstein quien completó en 1905 las correspondientes leyes del movimiento su teorÃa especial de la relatividad, demostrando que el electromagnetismo era una teorÃa esencialmente no mecánica. Culminaba asà lo que se ha dado en llamar fÃsica clásica, es decir, la fÃsica no-cuántica.
VIDEOS;
https://youtu.be/zqZtfxZM0jU
https://youtu.be/IhHwqV2wYqI
https://youtu.be/BZyPBdVdv9E
https://youtu.be/q7oe5Vqtq54
https://youtu.be/q5x0L589dpM
No hay comentarios:
Publicar un comentario