Informe sobre Mecánica Cuántica



[Informe sobre Física Cuántica]
Informe introductorio sobre los fenómenos relacionados con la física cuántica, haciendo hincapié en la mecánica cuántica, y sus aplicaciones en la actualidad.


Introducción
La mecánica cuántica es la última de las grandes ramas de la física, estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de son muy pequeñas, del grado de unos 1000 átomosaproximadamente. La misma comienza a principios del siglo XX, en el momento en que dos de las teorías que intentaban explicar lo que nos rodea, la ley de gravitación universal y la teoría electromagnética clásica, se volvían insuficientes para explicar ciertos fenómenos.
Lo que ocurrió fue que Max Planck, un físico teórico alemán, tenía su principal foco de preocupación puesto en un problemafundamental relacionado con la radiación del denominado cuerpo negro. Por aquellos años, era de conocimiento que la luz que emitía un cuerpo (conocido como la gama de sus longitudes de onda) está relacionada con el material que compone el objeto y con su temperatura. Es decir, por ejemplo, que la luz azul que posee longitudes de onda muy cortas, es la que prevalece en el espectro de los objetos muycalientes; las longitudes de onda rojas, que son más largas, indican menos calor. Entonces podemos decir que cada temperatura se relaciona con una longitud de onda dominante, que proporciona al objeto resplandeciente un color característico.
A modo simplificatorio del análisis de la radiación, los teóricos habían conjurado el cuerpo negro. Lo que sucedía con este cuerpo, imaginario, es que a diferenciade los reales, absorbe absolutamente todas las frecuencias de la radiación, haciéndolo al mismo, completamente negro. También emite radiación de todas las frecuencias, independientemente de su composición material. Los físicos experimentales habían creado ingeniosos dispositivos para aproximar esta construcción teórica a los laboratorios, y habían aprendido mucho sobre las características de laradiación del cuerpo negro. Lo que les faltaba era una teoría para predecir la distribución o forma del espectro de radiación del cuerpo negro, es decir, la cantidad de radiación emitida a frecuencias específicas a varias temperaturas.

De aquí, surgía que la clave estaba en comprender la interacción entre radiación electromagnética y materia. Entonces, Planck decidió aceptar la teoríaelectromagnética de la luz, que sostenía que la luz era un fenómeno ondulatorio y que la materia (que se suponía en ese entonces que contenía pequeños cuerpos cargados eléctricamente, o partículas) irradiaba energía en forma de ondas de luz cuando esas partículas cargadas eran aceleradas. Lo que ocurría era que usando las ecuaciones de la electrodinámica clásica, la energía que emitía esta radiacióntérmica daba infinito si se sumaban todas las frecuencias que emitía el objeto, lo cual era un resultado ilógico para los físicos.
Con el objetivo de poder estudiar los cuerpos negros, se debía calcular el equilibrio de energía entre los supuestos osciladores, y su radiación de entrada y salida, lo cual resolvió con un truco matemático: si en el proceso aritmético se sustituía la integral de esasfrecuencias por una suma no continua, no se obtenía un infinito en el resultado. Fue Planck quien enunció la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de quantums de luz o fotones de energía mediante una constante estadística, que se denominó constante de Planck, cuyo valor es 6.626 ×10-34 Juls por segundo.

Y apareció Einstein…
Cuando Planck emitiósu hipótesis, la misma quedó como tal, hasta que fue retomada por Einstein, allá por el año 1905, quién basándose en sus supuestos, propuso que la luz, en ciertas circunstancias se comporta como partículas independientes de energía (los quantums de luz o fotones), cuya teoría es conocida como el efecto fotoeléctrico. Cada fotón contenía una cierta cantidad de energía, mucho mayor en aquellos de...