Mecanica Cuantica • La mecánica cuántica, -también física

cuántica-, es la ciencia que tiene por objeto el estudio y comportamiento de la materia a escala reducida.

Historia de la Mecanica cuanticaEn la primera mitad del siglo XIX, Faraday unificó electricidad y magnetismo y James Clerk Maxwell logró en 1873 la formulación actual del electromagnetismo. Albert Einstein la completó en 1905 con las correspondientes leyes de movimiento en lo que se conoce como teoría especial de la relatividad, demostrando además que el electromagnetismo era una teoría esencialmente no mecánica.

Historia de la Mecanica cuanticaEn 1900, Max Planck, para poder explicar la distribución estadística de frecuencias de la radiación emitida por un cuerpo negro, enuncia la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de cuantos de energía definida proporcional a su frecuencia; la constante de proporcionalidad se denomina constante de Planck y es de fundamental importancia en la mecánica cuántica

Historia de la Mecanica cuantica

En 1913, Lord Ernest Rutherford descubre experimentalmente que la carga del átomo está concentrada en un núcleo cuyo tamaño es miles de veces menor que el del átomo. El mismo año Niels Bohr propone su modelo planetario cuántico del átomo: los electrones describen alrededor del núcleo órbitas determinadas, es decir cuantizadas, con la hipótesis de que en las mismas no emiten radiación tal como se esperaría de la teoría electromagnética. La teoría tuvo gran éxito para explicar las frecuencias de radiación características de cada elemento, que hoy se usan para determinar con extraordinaria precisión la composición química de materiales.

Historia de la Mecanica cuanticaExiste un teorema matemático general que dice que el producto de las dispersiones estadísticas de dos operadores que no conmutan es mayor que cierto número que depende de los operadores en cuestión. Las dispersiones se calculan conforme a la definición elemental; la forma de calcularlas depende del campo de aplicación. Hay que insistir que se trata de un teorema matemático que nada tiene que ver con la mecánica cuántica.

Heisenberg demostró este teorema para el caso de dos operadores importantes: el momentum y la posición, los cuales no conmutan. La importancia de estas variables dinámicas es que en mecánica clásica su conocimiento preciso permite determinar exactamente el estado de un sistema (basta conocerlos en un instante inicial)

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Hacia 1935, Schrödinger publicó una paradoja calificada por Einstein como la forma más bonita de mostrar el carácter de incertidumbre en la mecánica cuántica, su carácter incompleto (Einstein nunca aceptó la incertidumbre como una propiedad intrínseca de la naturaleza).

Espectro de radiación del cuerpo negro

El efecto fotoeléctrico

Dualidad onda-partícula

El principio de incertidumbre

• El Principio de Incertidumbre demuestra un cambio drástico en nuestra forma de ver a la Naturaleza, ya conocimiento que se basa de un exacto basado sólo en probabilidades y en la imposibilidad verdadera de superar un cierto nivel de error a un grado de exactitud científica, debido a que el nivel de error se relaciona directamente proporcional a la velocidad de la luz, que es inalcanzable.

Paradoja del gato de Schrödinger

Aplicaciones de la mecánica cuántica

• Usos Medicinales de la Teoria Cuántica

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