La física detrás de la mecánica cuántica: cómo se comportan las partículas subatómicas
Escrito por Ben Reina
Tecnólogo y apasionado por la ciencia
La mecánica cuántica es una rama de la física que se encarga del estudio de la materia y la energía a nivel subatómico. Esta disciplina ha revolucionado la forma en que entendemos el mundo, ya que ha demostrado que las partículas subatómicas se comportan de una manera muy diferente a como lo hacen los objetos macroscópicos. En este artículo, exploraremos la física detrás de la mecánica cuántica y cómo se comportan las partículas subatómicas.
¿Qué es la mecánica cuántica?
La mecánica cuántica es una teoría que describe el comportamiento de la materia y la energía a nivel subatómico. A diferencia de las leyes de la física clásica, que se aplican a objetos macroscópicos, la mecánica cuántica describe el comportamiento de partículas subatómicas, como electrones, protones y neutrones.
La mecánica cuántica se basa en el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que es imposible conocer simultáneamente la posición y el momento de una partícula subatómica con precisión absoluta. Esto se debe a que la medición de una propiedad de una partícula subatómica, como su posición, afecta la medición de otra propiedad, como su momento.
¿Cómo se comportan las partículas subatómicas?
Las partículas subatómicas se comportan de manera muy diferente a los objetos macroscópicos. A nivel subatómico, las partículas pueden existir en varios estados al mismo tiempo, lo que se conoce como superposición cuántica.
Además, las partículas subatómicas pueden estar entrelazadas, lo que significa que están intrínsecamente relacionadas entre sí. Cuando dos partículas subatómicas están entrelazadas, cualquier cambio en una de ellas afecta instantáneamente a la otra, independientemente de la distancia que las separe. Este fenómeno se conoce como entrelazamiento cuántico.
La mecánica cuántica también describe el fenómeno del colapso de la función de onda. La función de onda describe la probabilidad de que una partícula subatómica se encuentre en una ubicación determinada. Cuando se mide la posición de una partícula subatómica, la función de onda colapsa y la partícula se encuentra en una ubicación específica.
¿Qué son los electrones?
Los electrones son partículas subatómicas con carga negativa que orbitan alrededor del núcleo de un átomo.
Los electrones son fundamentales para la química, ya que son los responsables de las reacciones químicas y la conductividad eléctrica.
Los electrones también son importantes en la mecánica cuántica, ya que su comportamiento a nivel subatómico es muy diferente al comportamiento de objetos macroscópicos. Los electrones pueden existir en varios estados al mismo tiempo y pueden estar entrelazados.
El principio de exclusión de Pauli establece que no puede haber dos electrones en un átomo con los mismos cuatro números cuánticos. Los números cuánticos describen las propiedades de un electrón, como su energía, momento angular y orientación.
Este principio es importante en la química, ya que determina cómo se llenan los orbitales atómicos con electrones. También es importante en la física, ya que explica por qué los electrones en un átomo no colapsan en el núcleo.
¿Qué es el efecto túnel?
El efecto túnel es un fenómeno cuántico en el que una partícula subatómica puede atravesar una barrera de energía, incluso si la energía de la partícula es menor que la energía de la barrera. Este fenómeno se debe a que las partículas subatómicas pueden existir en varios estados de energía al mismo tiempo.
El efecto túnel es importante en la electrónica, ya que permite el funcionamiento de diodos y transistores. También es importante en la física, ya que permite la fusión nuclear en las estrellas.
¿Qué es la entropía?
La entropía es una medida de la cantidad de desorden en un sistema. La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema cerrado siempre aumenta con el tiempo.
La mecánica cuántica explica por qué la entropía aumenta. A nivel subatómico, las partículas están constantemente en movimiento y tienen una energía cinética. A medida que el tiempo avanza, las partículas se distribuyen de manera más uniforme en el espacio, lo que aumenta la entropía.
