Que es la fisica cuantica

física cuántica wikipedia

La historia de la mecánica cuántica es una parte fundamental de la historia de la física moderna. La historia de la mecánica cuántica, que se entrelaza con la historia de la química cuántica, comenzó esencialmente con una serie de descubrimientos científicos diferentes el descubrimiento de los rayos catódicos por Michael Faraday en 1838; la declaración invernal del problema de la radiación del cuerpo negro por Gustav Kirchhoff en 1859-60; la sugerencia de Ludwig Boltzmann en 1877 de que los estados energéticos de un sistema físico podían ser discretos; el descubrimiento del efecto fotoeléctrico por Heinrich Hertz en 1887 y la hipótesis cuántica de 1900 de Max Planck, según la cual todo sistema atómico que irradia energía puede dividirse teóricamente en un número de “elementos energéticos” discretos ε (letra griega épsilon) tal que cada uno de estos elementos energéticos es proporcional a la frecuencia ν con la que cada uno de ellos irradia energía individualmente, tal y como se define en la siguiente fórmula:

Entonces, Albert Einstein, en 1905, para explicar el efecto fotoeléctrico previamente reportado por Heinrich Hertz en 1887, postuló, en consonancia con la hipótesis cuántica de Max Planck, que la luz misma está hecha de partículas cuánticas individuales, que en 1926 pasaron a ser llamadas fotones por Gilbert N. Lewis. El efecto fotoeléctrico se observó al hacer brillar luz de determinadas longitudes de onda sobre ciertos materiales, como los metales, lo que provocaba la expulsión de electrones de esos materiales sólo si la energía cuántica de la luz era mayor que la función de trabajo de la superficie del metal.

ramas de la física cuántica

Funciones de onda del electrón en un átomo de hidrógeno en diferentes niveles de energía. La mecánica cuántica no puede predecir la ubicación exacta de una partícula en el espacio, sólo la probabilidad de encontrarla en diferentes lugares[1] Las zonas más brillantes representan una mayor probabilidad de encontrar el electrón.

La mecánica cuántica es una teoría fundamental de la física que proporciona una descripción de las propiedades físicas de la naturaleza a escala de los átomos y las partículas subatómicas[2]: 1.1 Es la base de toda la física cuántica, incluida la química cuántica, la teoría cuántica de campos, la tecnología cuántica y la ciencia de la información cuántica.

La física clásica, el conjunto de teorías que existían antes de la llegada de la mecánica cuántica, describe muchos aspectos de la naturaleza a escala ordinaria (macroscópica), pero no es suficiente para describirlos a escalas pequeñas (atómicas y subatómicas). La mayoría de las teorías de la física clásica pueden derivarse de la mecánica cuántica como una aproximación válida a gran escala (macroscópica)[3].

La mecánica cuántica difiere de la física clásica en que la energía, el momento, el momento angular y otras magnitudes de un sistema ligado están restringidas a valores discretos (cuantización), los objetos tienen características tanto de partículas como de ondas (dualidad onda-partícula) y hay límites a la precisión con la que se puede predecir el valor de una magnitud física antes de su medición, dado un conjunto completo de condiciones iniciales (el principio de incertidumbre).

la física cuántica frente a la mecánica cuántica

Sin la física cuántica, no habría ni ordenadores ni láseres ni células solares. Es la base física de la revolución digital. Trabajamos en la comprensión de sistemas cuánticos complejos con el fin de aprovecharlos para la química cuántica, los ordenadores cuánticos, la criptografía cuántica y la óptica cuántica.

Nos centramos en sistemas físicos que presentan una fuerte correlación de electrones de forma natural, como por ejemplo en materiales complejos o en objetos diseñados específicamente como los sistemas de Majorana o los gases atómicos fríos, que también desempeñan un papel importante en la información cuántica.

El mundo físico que encontramos en nuestra experiencia cotidiana exhibe un grado notable de complejidad y riqueza de fenómenos. Desde hace tiempo se ha señalado que esta aparente complejidad no es necesariamente consecuencia de que las leyes físicas subyacentes sean complicadas. Por el contrario, esta enorme complejidad puede surgir de interacciones locales muy básicas. Esto ya es cierto en el mundo clásico: En la naturaleza pueden surgir rasgos y patrones fascinantemente complejos a partir de las reglas más simples que se puedan concebir. Esto es aún más cierto en el caso de los sistemas físicos con muchos grados de libertad en los que los fenómenos cuánticos adquieren relevancia. Los sistemas cuánticos incluyen todo el mundo microscópico, como las partículas elementales y los átomos, pero también los conductores eléctricos a nanoescala, los semiconductores, las grandes moléculas o ciertos materiales cuyas propiedades a macroescala están determinadas por interacciones mecánicas cuánticas a microescala. Es decir, se espera que esto sea cierto para los sistemas cuánticos complejos.

qué es la mecánica cuántica en química

En física, la cuantización (en inglés quantisation) es el procedimiento de transición sistemática de una comprensión clásica de los fenómenos físicos a una comprensión más reciente conocida como mecánica cuántica. Es un procedimiento para construir la mecánica cuántica a partir de la mecánica clásica. Una generalización que implica infinitos grados de libertad es la cuantización del campo, como en la “cuantización del campo electromagnético”, que se refiere a los fotones como “cuantos” de campo (por ejemplo, como cuantos de luz). Este procedimiento es básico para las teorías de la física atómica, la química, la física de partículas, la física nuclear, la física de la materia condensada y la óptica cuántica.

La cuantización canónica desarrolla la mecánica cuántica a partir de la mecánica clásica. Se introduce una relación de conmutación entre coordenadas canónicas. Técnicamente, se convierten las coordenadas en operadores, mediante combinaciones de operadores de creación y aniquilación. Los operadores actúan sobre los estados cuánticos de la teoría. El estado de menor energía se llama estado de vacío.