la física cuántica

Mecánica cuántica

Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el que se aprecia cómo un mismo fenómeno puede ser percibido de dos modos distintos.
La mecánica cuántica describe, en su visión más ortodoxa, cómo en cualquier sistema físico –y por tanto, en todo el universo– existe una diversa multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido descritos mediante ecuaciones matemáticaspor los físicos, son denominados estados cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la existencia del átomo y revelar los misterios de la estructura atómica, tal como hoy son entendidos; fenómenos que no puede explicar debidamente la física clásica o más propiamente lamecánica clásica.
De forma específica, se considera también mecánica cuántica, a la parte de ella misma que noincorpora la relatividad en su formalismo, tan sólo como añadido mediante la teoría de perturbaciones.1 La parte de la mecánica cuántica que sí incorpora elementos relativistas de manera formal y con diversos problemas, es la mecánica cuántica relativista o ya, de forma más exacta y potente, la teoría cuántica de campos (que incluye a su vez a laelectrodinámica cuántica, cromodinámicacuántica y teoría electrodébil dentro del modelo estándar)2 y más generalmente, la teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo. La única interacción que no se ha podido cuantificar ha sido lainteracción gravitatoria.
La mecánica cuántica es el fundamento de los estudios del átomo, su núcleo y las partículas elementales (siendo necesario el enfoque relativista). También en teoría de lainformación, criptografía y química.
Las técnicas derivadas de la aplicación de la mecánica cuántica suponen, en mayor o menor medida, el 30 por ciento delPIB de los Estados Unidos.3
Índice
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1 Contexto histórico
1.1 Desarrollo histórico
1.2 Suposiciones más importantes
2 Descripción de la teoría bajo la interpretación de Copenhague
3 Formulación matemática
4 Relatividad y la mecánica cuántica5 Véase también
6 Referencias
7 Bibliografía
8 Enlaces externos
Contexto histórico[editar]
La mecánica cuántica es, cronológicamente, la última de las grandes ramas de la física. Comienza a principios del siglo XX, en el momento en que dos de las teorías que intentaban explicar ciertos fenómenos, la ley de gravitación universal y lateoría electromagnética clásica, se volvían insuficientes paraesclarecerlos. La teoría electromagnética generaba un problema cuando intentaba explicar la emisión de radiación de cualquier objeto en equilibrio, llamada radiación térmica, que es la que proviene de la vibración microscópica de las partículas que lo componen. Usando las ecuaciones de la electrodinámica clásica, la energía que emitía esta radiación térmica tendía al infinito si se suman todas lasfrecuencias que emitía el objeto, con ilógico resultado para los físicos.
Es en el seno de la mecánica estadística donde surgen las ideas cuánticas en 1900. Al físico alemán Max Planck se le ocurrió un artificio matemático: si en el proceso aritmético se sustituía la integral de esas frecuencias por una suma no continua, se dejaba de obtener infinito como resultado, con lo que se eliminaba elproblema; además, el resultado obtenido concordaba con lo que después era medido.
Fue Max Planck quien entonces enunció la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por lamateria en forma de «cuantos» de luz o fotones de energía mediante una constante estadística, que se denominóconstante de Planck. Su historia es inherente al siglo XX, ya que la primeraformulación cuántica de un fenómeno fue dada a conocer por el mismo Planck el 14 de diciembre de 1900 en una sesión de la Sociedad Física de la Academia de Ciencias de Berlín.4
La idea de Planck habría quedado muchos años sólo como hipótesis si Albert Einstein no la hubiera retomado, proponiendo que la luz, en ciertas circunstancias, se comporta como partículas de energía independientes (los cuantos de luz o...