CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DE LA MECÁNICA CUÁNTICA O FÍSICA CUÁNTICA
Definición de Física:
La física es la ciencia que estudia la composición de la
realidad, nos permite comprender las leyes que rigen los movimientos de los
cuerpos y de todo el Universo, nos permite rastrear el origen del Cosmos, rastrear las diversas formas de la energía,
reconocer los principales componentes microscópicos de los materiales, explorar
diferentes fenómenos eléctricos y magnéticos; analizando cómo puede
transformarse, por ejemplo materia en energía y energía en materia.
En física, la mecánica cuántica (conocida original-Mente
como mecánica ondulatoria) es una de las ramas principales de la física en el
siglo XXI, y uno de los más grandes avances del siglo XX para el conocimiento
humano, que explica el comportamiento de la materia y de la energía. Su
aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas
tecnologías, como por ejemplo los transistores que se usan en la computación,
comunicaciones, celulares, satélites, lectores de código de barras, micro
tecnología, nano-tecnología y está presente en casi toda la gama de artefactos
eléctricos y mecánicos en la industria del siglo XXI.
La mecánica cuántica está presente en más del 25% del
producto interno bruto MUNDIAL. La mecánica cuántica es funda-Mental para la
investigación actual en la que se requiere tecnología de última generación, en
todas las áreas, disciplinas o profesiones sin excepción.
LA DUALIDAD DEL CUANTUM
· El Cuantum puede ser ONDA !energía¡· El Cuantum puede ser PARTÍCULA !materia¡· PUEDE SER LO UNO O LO OTRO !materia o energía¡
· PUEDE SER AMBOS !materia y energía a la vez¡
· O PUEDE NO SER NINGUNO !ni materia, ni energía¡
La mecánica cuántica es la rama de la física que trata los
sistemas atómicos y subatómicos, y sus interacciones con la radiación electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil, en
términos de cantidades observables y medibles matemática-Mente.
La física cuántica o mecánica cuántica se basa en la observación de que todas las formas de energía se liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos. Sorprendente-Mente, la teoría cuántica sólo permite normal-Mente un cálculo probabilístico o estadístico (matemático) de las características observadas de las partículas elementales, entendido el calculo probabilistico o estadístico siempre en términos de funciones de onda.
Las Partículas Subatómicas
Cuando John Dalton postuló su teoría atómica en 1808
consideró que los átomos eran indivisibles y por tanto en cierto modo
partículas elementales. Los avances en el conocimiento de la estructura atómica
revelaron que los átomos no eran ni mucho menos indivisibles y estaban formados
por partículas más elementales: protones, neutrones y electrones. El estudio de
las partículas que forman el núcleo atómico, reveló que estas no eran
elementales, sino que estaban formadas por partículas más simples. Los
neutrones, protones y otras partículas compuestas como el resto de hadrones y
los mesones. Tanto los hadrones como los mesones están constituidos por
partículas más pequeñas, llamadas quarks y antiquarks y “nubes” de gluones que
los mantienen unidos en un entrelazamiento cuántico.
(El entrelazamiento cuántico es la característica FUNDAMENTAL de la física cuántica o mecánica cuántica. El entrelazamiento cuántico es la unión o unidad energética de toda la materia y por lo tanto de todo el universo que lo hace indivisible por ser una sola y única función de onda a nivel cuántico. A nivel subatómico, la materia no está en un lugar determinado, sino más bien muestra “tendencias a existir”, y los sucesos atómicos no ocurren en determinados tiempos y en determinadas maneras, sino que más bien muestran “tendencias a ocurrir”.)
La lista de partículas subatómicas que actual-Mente se
conocen consta de centenares de estas partículas subatómicas, situación que
sorprendió a los físicos, hasta que fueron capaces de comprender que muchas de
esas partículas real-Mente no eran elementales sino compuestas de elementos más
simples llamados quarks y leptones que inter-accionan entre ellos mediante el
intercambio de BOSONES.
En el modelo estándar, que refleja nuestro estado de conocimiento
sobre los constituyentes últimos de la materia, los quarks, los leptones y los
bosones de intercambio se consideran partículas elementales, ya que no existe
evidencia de que a su vez estuvieran formados por otras partículas más
“pequeñas”.
LA ESTRUCTURA CUÁNTICA DE LA MATERIA
Si bien las partículas más pesadas (hadrones) y las de masa
intermedia (mesones) que respondían a la interacción fuerte fueron consideradas
elementales, actual-Mente se sabe que son partículas compuestas. Sólo las
partículas más ligeras (leptones) que no resultaban afectadas por la
interacción fuerte, resultaron ser elementales. Los dos tipos de leptones más
comunes son los electrones y los neutrinos, de las que como se ha dicho se cree
son real-Mente elementales. Los neutrinos, entidades que comenzaron su
existencia como artificios matemáticos, ya han sido detectados y forman parte
de todas las teorías físicas de la composición de la materia, de la cosmología, de la astrofísica y de otras disciplinas.
Que es Una Partícula elemental
Las partículas elementales son los constituyentes elementales de la materia, más precisa-Mente son partículas que no están constituidas por partículas más pequeñas ni se conoce que tengan estructura interna.
Original-Mente el término partícula elemental se usó para
toda partícula subatómica como los protones y neutrones, los electrones y otros
tipos de partículas exóticas que sólo pueden encontrarse en los rayos cósmicos
o en los grandes aceleradores de partículas, como los piones o los muones. Sin
embargo, a partir de los años 1970 quedó claro que los protones y neutrones son
partículas compuestas de otras partículas más simples como ya lo hemos dicho.
Actual-Mente el nombre partícula elemental se usa para las partículas, que “hasta donde se sabe”, no están formadas por partículas más simples.
Partículas propia-Mente elementales
Una visión general de las distintas familias de partículas
elementales, y las teorías que describen sus interacciones.
Actual-Mente se cree que los leptones, los quarks y los
bosones gauge son todos los constituyentes más pequeños de la materia y por
tanto serían partículas propia-Mente elementales, de hecho, la descripción cuántica de las interacciones fundamentales de la mecánica cuántica consiste en el intercambio de una partícula que será siempre un bosón virtual.
LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES DE LA MATERIA
•Generación 1: electrón, neutrino electrónico, Quark arriba, Quark
abajo.
•Generación 2: muón, neutrino muónico, Quark extraño, Quark encantado.
•Generación 3: tauón, neutrino tauónico, Quark fondo, Quark cima.
.jpg "COMPOSICION BÁSICA DE LA MATERIA") |
| COMPOSICION BÁSICA DE LA MATERIA |
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En teorías anteriores de la física clásica, la energía era
tratada única-Mente como un fenómeno continuo, en tanto que la materia se
supone que ocupa una región muy concreta del continuo espacio/tiempo y que se
mueve de manera continua. Según la teoría cuántica, la energía se emite y se
absorbe en cantidades discretas y minúsculas.
Un cuantum es la menor cantidad de energía que puede ser emitida, propagada (Transmitida o trasferida) o recibida.
Un paquete individual de energía, llamado cuanto, en algunas
situaciones se comporta como una partícula de materia y en otras como una onda,
es decir, un cuanto tiene la particularidad dual de onda/partícula.
A nivel subatómico, la materia no está en un lugar
determinado, sino más bien muestra “tendencias a existir”, y los sucesos
atómicos no ocurren en determinados tiempos y en determinadas maneras, sino que
más bien muestran “tendencias a ocurrir”. En el formulismo (protocolo) de la
teoría cuántica, estas tendencias se expresan como probabilidades y están
relacionadas con “cantidades matemáticas que toman la forma de ondas”. Esta es
la razón por la cual las PARTÍCULAS pueden ser al mismo tiempo ONDAS –la
dualidad quántica de onda/partícula-. No se trata de ondas tridimensionales
“reales” como las ondas sonoras o las ondas de agua, sino de “ondas de
probabilidad”, cantidades matemáticas abstractas o in-concretas, con todas las
características propias de las ondas, relacionadas con las probabilidades de
encontrar las partículas en puntos concretos del espacio y en tiempos
particulares. Todas las leyes de la física atómica y sub-atómica -física
cuántica o mecánica cuántica- se
expresan en términos de estas probabilidades. Nunca se puede predecir un suceso
atómico con certeza; sólo podemos decir que es “probable” que ocurra.
La mecánica cuántica describe en su visión más ortodoxa (de acuerdo con los principios funda-Mentales que la rigen) cómo cualquier sistema físico, y por lo tanto todo el universo: Existe en una diversa y variada multiplicidad de estados, los cuales, habiendo sido organizados matemática-Mente por los físicos, son denominados auto estados de vector y valor propio. De esta forma la mecánica cuántica explica y revela la existencia del átomo y los misterios de la estructura atómica y subatómica y por lo tanto toda la estructura de la materia; lo que la física clásica, y más propia-Mente la mecánica clásica, no podía explicar debida-Mente.
La mecánica cuántica es la última de las grandes ramas de la
física. Comienza a principios del siglo XX, en diciembre del año 1900. 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
energía mediante una constante estadística, que se denominó constante de
Planck.
El siguiente paso importante se dio hacia 1925, cuando Louis
de Broglie propuso que cada “partícula material tiene una longitud de onda
asociada”, inversa-Mente proporcional a su masa, (a la que llamó momentum
–impulso y cantidad de movimiento-), y dada por su velocidad (E= m.c2).
Poco tiempo después Erwin Schrödinger formuló una ecuación
de movimiento para las “ondas de materia”, cuya existencia había propuesto de
Broglie y varios experimentos sugerían que eran reales.
La mecánica cuántica introduce una serie de hechos
contra-intuitivos que no aparecían en los paradigmas (modelos) físicos
anteriores; con ella se descubre que el mundo atómico y sub-atómico no se
comporta como esperaríamos. Los conceptos de incertidumbre, indeterminación o
cuantización son introducidos por primera vez aquí.
La mecánica cuántica es la teoría científica que ha proporcionado las predicciones experimentales más exactas hasta el momento, a pesar de estar sujeta a las probabilidades.
La electro-dinámica-cuántica, la cual es actual-Mente la
teoría física más comprobada, se encuentra en el mismo corazón de la física
moderna de partículas.
VÍDEO
DOCUMENTAL sobre la Historia de la Física Cuántica
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