¿Qué es la mecánica cuántica?

10073 Otra consecuencia extraña de la mecánica cuántica es el principio de indeterminación o incertidumbre de Heisenberg. Se ha demostrado matemáticamente que no se pueden conocer dos propiedades de una partícula al mismo tiempo, como su posición y su cantidad de movimiento. Esta indeterminación también se aplica al llamado "efecto Hammond", en el cual los materiales radiactivos pueden estar en dos estados simultáneamente: ser y no ser radiactivos, hasta que se observan.

La física cuántica es un término que escuchamos con frecuencia pero que a menudo entendemos de manera vaga. Algunos incluso lo utilizan para promover curas engañosas o afirmar que podemos lograr todo lo que deseamos con solo pensar en ello.

¿Qué es realmente la mecánica cuántica?

A finales del siglo XIX, los físicos estaban satisfechos con la descripción del movimiento de los planetas y las manzanas a través de ecuaciones simples desarrolladas por Newton. Gracias a Maxwell, también se comprendió que la electricidad y el magnetismo eran parte de un mismo fenómeno. Parecía que si teníamos suficientes datos, podíamos predecir cómo funcionaría cualquier sistema. Sin embargo, llegó Max Planck y todo cambió.

Planck se preguntaba por qué los objetos cambian de color cuando se calientan. La respuesta estaba en la forma en que la energía se absorbe y se libera en forma de luz con diferentes frecuencias. Según la mecánica clásica, a medida que la energía aumenta, la cantidad de luz emitida debería aumentar infinitamente. Pero los experimentos demostraron que esto no sucedía tan rápido como se esperaba. A este fracaso de la teoría clásica se le conoce como la "catástrofe ultravioleta".

Planck propuso una solución matemática en 1900: en lugar de medir la energía de manera continua, deberíamos medirla en cantidades indivisibles o "paquetes" a los que llamó "cuantos". Este concepto encajaba perfectamente: la cantidad mínima de energía que se puede medir en un proceso físico se conoce ahora como la constante de Planck. Para Planck, esta era una solución puramente matemática. Pero poco tiempo después, Einstein adoptó este concepto y lo utilizó para explicar y predecir el efecto fotoeléctrico, lo que finalmente le valió el Premio Nobel.

La realidad subatómica es cuántica

Niels Bohr utilizó esta idea para construir su modelo de átomo, en el que los electrones pueden ocupar ciertas órbitas pero nunca puntos intermedios. Están "cuantizados". Cuando un electrón pasa de una órbita a otra menor, emite un fotón, la partícula de la luz.

Pero la luz es tanto una partícula como una onda. Al observar fenómenos como la difracción y la refracción de la luz, científicos como Christian Huygens concluyeron que se comportaba como una onda similar a las ondas de agua. Por otro lado, científicos como Newton argumentaban que entenderla como partícula era la mejor manera de explicarla.

Un experimento crucial en la teoría cuántica fue realizado por Thomas Young. Colocó una fuente de luz frente a una pantalla y agregó un cartón con dos pequeñas rendijas. En lugar de ver solo dos barras de luz, observó un patrón de interferencia, similar a cuando las ondas se superponen en el agua. Este experimento, conocido como el experimento de la doble rendija, se puede realizar incluso lanzando una partícula a la vez, como un fotón. Si se usan objetos más grandes, como balas, no habría interferencia, solo dos marcas en la pantalla. Pero con partículas subatómicas, obtenemos el patrón de interferencia que ya conocemos.

18722 Otra consecuencia extraña de la mecánica cuántica es el principio de indeterminación o incertidumbre de Heisenberg. Se ha demostrado matemáticamente que no se pueden conocer dos propiedades de una partícula al mismo tiempo, como su posición y su cantidad de movimiento. Esta indeterminación también se aplica al llamado "efecto Hammond", en el cual los materiales radiactivos pueden estar en dos estados simultáneamente: ser y no ser radiactivos, hasta que se observan.

¿Cómo es posible que una sola partícula interfiera consigo misma en el futuro?

Si colocamos un detector en las rendijas para saber por cuál de ellas pasa el fotón, el patrón de interferencia desaparece y la luz se comporta como una serie de partículas. Parece que la mera observación cambia el resultado del experimento. A esto se le llama la dualidad onda-partícula de la luz. Tanto la onda como la partícula son conceptos que intentamos usar para explicar el mundo cuántico, cuya naturaleza a menudo va en contra de nuestra intuición.

Otra consecuencia extraña de la mecánica cuántica es el principio de indeterminación o incertidumbre de Heisenberg. Se ha demostrado matemáticamente que no se pueden conocer dos propiedades de una partícula al mismo tiempo, como su posición y su cantidad de movimiento. Esta indeterminación también se aplica al llamado "efecto Hammond", en el cual los materiales radiactivos pueden estar en dos estados simultáneamente: ser y no ser radiactivos, hasta que se observan.

Estos resultados extraños han dado lugar a múltiples interpretaciones, incluida la idea de universos paralelos. Este asombroso campo de la física cuántica aún tiene muchas preguntas sin respuesta, pero nos permite desafiar nuestras nociones sobre el mundo y abrir nuestra mente a nuevas posibilidades.

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