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Descripción general de la física cuántica

Descripción general de la física cuántica

La física cuántica es el estudio del comportamiento de la materia y la energía a niveles microscópicos moleculares, atómicos, nucleares e incluso más pequeños. A principios del siglo XX, los científicos descubrieron que las leyes que rigen los objetos macroscópicos no funcionan de la misma manera en reinos tan pequeños.

¿Qué significa cuántico?

"Cuántico" viene del latín que significa "cuánto". Se refiere a las unidades discretas de materia y energía que son predichas y observadas en la física cuántica. Incluso el espacio y el tiempo, que parecen ser extremadamente continuos, tienen los valores más pequeños posibles.

¿Quién desarrolló la mecánica cuántica?

A medida que los científicos obtuvieron la tecnología para medir con mayor precisión, se observaron fenómenos extraños. El nacimiento de la física cuántica se atribuye al artículo de 1900 de Max Planck sobre la radiación del cuerpo negro. El desarrollo del campo fue realizado por Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Richard Feynman, Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger y otras figuras luminarias en el campo. Irónicamente, Albert Einstein tuvo serios problemas teóricos con la mecánica cuántica y trató durante muchos años de refutarlo o modificarlo.

¿Qué tiene de especial la física cuántica?

En el ámbito de la física cuántica, observar algo realmente influye en los procesos físicos que tienen lugar. Las ondas de luz actúan como partículas y las partículas actúan como ondas (llamada dualidad de partícula de onda). La materia puede ir de un lugar a otro sin moverse a través del espacio intermedio (llamado túnel cuántico). La información se mueve instantáneamente a través de grandes distancias. De hecho, en la mecánica cuántica descubrimos que todo el universo es en realidad una serie de probabilidades. Afortunadamente, se descompone cuando se trata de objetos grandes, como lo demostró el experimento mental de Schrodinger's Cat.

¿Qué es el enredo cuántico?

Uno de los conceptos clave es el entrelazamiento cuántico, que describe una situación en la que múltiples partículas están asociadas de tal manera que medir el estado cuántico de una partícula también impone restricciones en las mediciones de las otras partículas. Esto se ejemplifica mejor con la paradoja EPR. Aunque originalmente fue un experimento mental, esto ahora se ha confirmado experimentalmente a través de pruebas de algo conocido como el Teorema de Bell.

Óptica Cuántica

La óptica cuántica es una rama de la física cuántica que se centra principalmente en el comportamiento de la luz o los fotones. A nivel de la óptica cuántica, el comportamiento de los fotones individuales influye en la luz entrante, a diferencia de la óptica clásica, desarrollada por Sir Isaac Newton. Los láseres son una aplicación que ha surgido del estudio de la óptica cuántica.

Electrodinámica cuántica (QED)

La electrodinámica cuántica (QED) es el estudio de cómo interactúan los electrones y los fotones. Fue desarrollado a finales de la década de 1940 por Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitro Tomonage y otros. Las predicciones de QED con respecto a la dispersión de fotones y electrones tienen una precisión de once decimales.

Teoría de campo unificada

La teoría de campo unificada es una colección de caminos de investigación que intentan conciliar la física cuántica con la teoría de la relatividad general de Einstein, a menudo tratando de consolidar las fuerzas fundamentales de la física. Algunos tipos de teorías unificadas incluyen (con cierta superposición):

  • Gravedad Cuántica
  • La gravedad cuántica de bucles
  • Teoría de cuerdas / Teoría de las supercuerdas / Teoría M
  • Gran teoría unificada
  • Supersimetría
  • Teoría de todo

Otros nombres para la física cuántica

La física cuántica a veces se llama mecánica cuántica o teoría cuántica de campos. También tiene varios subcampos, como se discutió anteriormente, que a veces se usan indistintamente con la física cuántica, aunque la física cuántica es en realidad el término más amplio para todas estas disciplinas.

Principales hallazgos, experimentos y explicaciones básicas

Primeros hallazgos

Dualidad onda-partícula

El efecto Compton

Principio de incertidumbre de Heisenberg

Causalidad en la física cuántica: experimentos e interpretaciones del pensamiento

  • La interpretación de Copenhague
  • El gato de Schrödinger
  • EPR Paradoja
  • La interpretación de muchos mundos