Mecánica cuántica, el raro mundo en el que vives

Mecánica cuántica, el raro mundo en el que vives
Alguna vez en tu vida habrás oído la palabra mecánica cuántica. Y seguramente te pareció que era algo que solo hacían científicos locos y sin vida social. Pues permíteme decirte que tenías razón, hay que estar bastante loco, demente y fuera de lugar para meterse a la mecánica cuántica. Pero un loco siempre muere feliz
ciencia
efecto

Poniendonos un poco mas serios, no te creas todo en el sentido literal. La mecánica cuántica es una ciencia difícil de entender ya que no se vale usar la imaginación en ella. Yo haré todo lo posible para explicarte. Pero pon de tu parte, cuando sientas que tienes mucha información en la cabeza, relájate, busca algo de comer y luego sigue leyendo. Que quede claro, todo el contenido del post lo he escrito yo, aun; si encuentras algo copiado y pegado de otro texto, denuncia el post, estas en todo tu derecho.

Dudo que alguna persona en este mundo sea capaz de leer todo el post en un día (a mi me llevo 1 semana hacerlo), por lo tanto agrégalo a favoritos si te interesa, y lo lees cuando tengas tiempo.

Por cierto, el post tiene una segunda parte, si te gusta este puedes entrar al otro.
Mecánica cuántica 2, ilusión es todo

Da clic aca y juega un rato mientras se carga el post
mecánica

He subido unos documentales en relacion al tema, pero como me prohiben poner enlaces aca, deberas acceder a mi otro post. Te recomiendo que veas el primero para entender facilmente el post
Da click aca para acceder a mis documentales
física
Tú al final del post.
albert

locura
Para no empezar con el golpe de la mecánica cuántica, empezaremos con su ciencia amiga, la física atómica.
Einstein
Desde los tiempos de la antigua grecia, el físico, filósofo y matemático Demócrito, sospechó que si coges un trozo de madera, no será posible dividirlo por la mitad cuantas veces se nos de la gana, si no que llegará un momento en el que llegaremos a un escalón fundamental de la materia el cual es indivisible. A esto que el creía indivisible, le llamó átomos (no sé como se dice en griego). Pero pasaron mas de 2000 años desde que Demócrito predijo la existencia de los átomos hasta que alguien llegó a tomárselo en serio.

El hecho de que halla algo irrompible, no le gustaba a los científicos de la física clásica, y acusanban de locos a todos aquellos que creían en la existencia de los átomos. Por cierto, un científico se suicidó por la tensión de estar seguro de la existencia de los átomos, pero obtener las burlas de sus compañeros (si quieres saber mas, ve el primero de mis documentales). Así era el entorno en ese entonces, hasta que llegó nuestro héroe, Abert Einstein.

átomo
Resulta que había un pequeño enigma en la ciencia, este enigma era el movimiento browniano. El movimiento browniano consiste en que cuando disolvemos granos de polen en el agua, estos se mueven por causas muy extrañas, las cuales los físicos desconocían en esa época. Pero entonces Albert Einstein, dijo que el movimiento del polen en el agua, solo sería posible si el agua estuviera pequeña de pequeñas partículas las cuales lo impulsaran a moverse. Einstein no tenía intensión de descubrir los átomos, pero dado el caso lo logró.

Y no es solo eso, además de descubrir por que se movía el polen y ecuaciones matemáticas para definir su comportamiento, Einstein tan bien logró calcular su tamaño!! Imagínate, que con ver unos granos de polen en un microscopio, Einstein dio inicio a la era atómica. Impresionante. Ahora quiero que veas este punto . lo ves? es pequeño verdad? Pues resulta que en ese punto hay mas de mil billones de átomos. Dicho de otra manera, hay mas átomos en un pequeño vaso de agua, que vasos de agua en todos los océanos del mundo. Impresionante verdad? Imagínate que Einstein pudo calcular esto viendo granos de polen en el agua.

fácil

A pesar de que se había descubierto el átomo, lo único que se sabía era que existía y tenía electrones. Se creía que el átomo era una masa (quizas un pastel) con los electrones dentro de el como bolitas de chocolate. Hasta que llegó Ernest Rutherford. Si ya vistes mis documentales, entonces sabes suficiente sobre él. Pero imaginemos que no. Ernest Rutherford fue el que descubrió que el átomo no era una masa sino que lo comparó con un sistema solar, dijo que tenía un núcleo y electrones que giraban alrededor de él. Si quieres saber cómo, ve y descarga el primer documental de la página que puse al inicio.

Además de decir que el átomo tenía un núcleo, Rutherford calculó su tamaño, y se dió cuenta de que era extremadamente pequeño. Te acuerdas de lo pequeño que era el átomo? Bueno, imagina que el átomo tiene el tamaño de un estadio de futbol, entonces el núcleo sería una bola de billar en el centro del estadio, y los electrones serían pequeñas partículas de polvo en los acientos mas alejados. Te das cuenta de lo pequeño que es el mundo atómico?

neutrones

Pero la carrera de nuestro amigo Rutherford no termina con descubrir el núcleo. Si no que opta por llegar a cosas aún mas pequeñas (recuerdas lo pequeño que era el núcleo). Rutherford dice que lo que hace que un átomo sea diferente de otro, son los protones. Y todos los núcleos de los átomos estan compuestos por pequeñas partículas llamadas protones. Entonces ya la mayoría tenía una idea de eso, los electrones tenían carga negativa y los protones carga positiva, eso mantenía a los electrones girando alrededor del núcleo.

Pero el átomo no estaba completo. Por ejemplo el átomo de hidrógeno solo tiene 1 protón, el átomo de helio tiene 2. Pero los experimentos no daban así, ya que el átomo de helio pesaba casi 4 veces mas que el átomo de hidrógeno. Entonces se dedujo que había una partícula más, a esta partícula le llamaron neutrón, ya que tenía peso en el átomo, pero no afectaba a los protones ni a los electrones de ninguna manera (no tenía carga eléctrica).

Y ahora un gif del átomo como creían que era para ese entonces.
explicación

Existe la probabilidad de que no hallas comprendido muy bien mi explicación sobre el átomo, así que te dejaré un video con imágenes, así es mas fácil entenderle.Te recomiendo que veas hasta el minuto 2:00, ya que lo que viene de el video no es muy importante para la compresion del post.


nucleo
electrones
Aún no llegamos a la mecánica cuántica, abordaremos un poco de química que me parece necesario que comprendas. Paciencia taringuero, paciencia.
constante
Se supone que toda la materia que conocemos está formada de los mismos átomos con las mismas partículas. Y esto lleva a un pequeño misterio en la existencia. Imagínate que yo te pida hacer un trozo de pizza solo con un vaso de agua. Ahora imagínate que lo lograstes, utilizastes un método único y especial en el que dominastes al agua para hacer exactamente un trozo de pizza, muy bien felicidades! Y si yo te vuelvo a pedir que con el mismo vaso de agua hagas una hamburguesa? Seguramente ya no tienes mas trucos bajo la manga.

Y bueno, toda la materia esta formada por los mismos átomos, tanto un trozo de pizza como una hamburguesa, pero como es posible? Nuestro muy conocido Rutherford dio una solución. El dijo que cada átomo cambia con sólo poner un protón más o un protón menos en el. Así por ejemplo el hidrógeno tiene solo un protón, es un gas inflamable, poco denso y muy liviano. El helio tiene 2 protones, y difícilmente se quema, es denso y pesado en comparación al hidrógeno. En la naturaleza se conocen 92 elementos, y todos se diferencian por tener un protón mas o uno menos. Los elementos que conocemos hasta hoy en día, los puedes encontrar en la tabla periódica (la imágen de arriba).
Ves todo lo que hace un protón? Se que no es fácil de entender a la primera, pero ya tendrás tiempo para meditar en eso.

cuántica

Y ahora viene lo duro: los protones y los neutrones están formados por partículas aún mas pequeñas, las cuales llamamos quarks. Si recuerdas todo desde un inicio, nosotros estamos formados por átomos, los átomos estan formados por núcleo y electrones, el núcleo está formado por protones y neutrones y ellos están formados por quarks. Y tu pregunta seguramente es: Que sigue? Mi respuesta es nada.

Los quarks y los electrones son partículas fundamentales, son las verdaderas "indivisibles". El sueño de Aristóteles se llamaba quarks y electrones, no átomos. Hablando un poco de los quarks, hay una gran variedad de tipos (y no pienso entrar en detalles), pero hay 2 que componen toda la materia, el Up y el Down (arriba y abajo). Ellos se unen en gupos de 3 para formar protones y neutrones.
En caso de que quieras saber mas sobre los quarks y partículas fundamentales, te dejo un muy buen post de @agwstn (enlaces al final del post)



Quarks

Recuerdas que el electrón tiene carga negativa y el protón positiva? Seguramente aprendistes en la escuela que cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. Pues el átomo es un buen lugar para aplicar eso. A esta misteriosa fuerza que tienen los cuerpos eléctricos y magnéticos, se le llama electromagnetismo, y es lo que hace que los electrones no salgan disparados sino que se queden alrededor del átomo. Pero hay un problema, los protones tienen cargas iguales, por que no se repelen y el núcleo se desintegra?

La respuesta es que hay una fuerza mas dentro del átomo, la cual es la fuerza nuclear fuerte. Esta se encarga de mantener unidos a los quarks dentro de los protones y a los protones dentro del núcleo. Imagínate, si fueras atraído por la fuerza nuclear fuerte al centro de la tierra en vez de la gravedad, pesarías mas que toda la vía láctea. Pero ocurre que esta fuerza es de muy corto alcance, por lo que solo puede atraer partículas dentro del núcleo.

protones
fotoeléctrico
El tercer capítulo es una preparación para el tema principal del post. Desde acá te preparo para meterte en el tema de la mecánica cuántica.
fotones

Déjame adelantarte un poco. La mecánica cuántica, establece que una partícula puede estar en varios lugares al mismo tiempo. Lamentablemente esto no se puede convertir en tu fantasía de algún día lograr lo mismo como persona. Pero eso no significa que sea completamente inútil, la computación cuántica utiliza codificaciones hechas a base de estas partículas, lo que le permite realizar varios procesos a la misma vez, utilizando solo una partícula.

Durante algún tiempo esto no servía de nada. Pero en el 2002, en el instituto tecnológico de Masachusets, una computadora cuántica dijo que "15 = 3 x 5". Esto fué todo un éxito, tu como humano dirás que lo que la computadora hizo es algo que hasta tu hermanito puede hacer, pero ese es el hecho, la computadora hizo algo que solo un humano puede hacer. Bueno 15 es fácil, pero que si te digo que hagas lo mismo con 45402287? Bueno nuestra hábil computadora cuántica dijo que era 9007 x 5041. Lo ves? es todo un éxito.

Quantos

Una computadora normal probaría con todos los números y todas las posibilidades buscando un número que llegue a 45402287:
8998 9002 9006
8999 9003 9007
9000 9004 9008
9001 9005 9009

En su registro de operaciones veríamos algo parecido a lo de alla arriba (con un 0 y un 1 en vez de caritas tristes). Pero en el registro de nuestra computadora cuántica solo vemos una cosa:
9007
La computadora lo ha probado con la misma partícula, en diferentes universos, y solo el correcto podemos ver nosotros. Que es lo que yo te quiero decir con todo esto?
Lo que quiero que comprendas es que la mecánica cuántica funciona. Por mas rara que parezca y por mas gente que se le oponga, cada vez se hacen mas y mas las pruebas de que la mecánica cuántica es un hecho real. Por eso, por más mentiroso que te paresca todo lo que voy a poner en el post, por más ciencia ficción que parezca, te quiero decir que es real, y las pruebas lo confirman.

Mecánica cuántica, el raro mundo en el que vives

Instrucciones

Debes estar preparado antes de entrar a las aguas turbulentas de la mecánica cuántica. Lo primero que te voy a decir, es olvídate de todo. Todo lo que sabes, todo lo que sientes todo lo que imaginas, todo bótalo a la basura; tiene que estar lejos de tí mientras lees este post. Te prohibo usar el sentido común mientras lees el post. Entendido?

Ahora si te pregunto, un coche recorre 100 metros en 1 segundo. Cuantos metros recorre en 2 segundos?

Si dijistes 200 has hecho trampa, no te has olvidado de todo. Quien te asegura que el coche no se teletransportó o que no se lo tragó un agujero negro? La mejor respuesta era "no sé, ya que no tengo idea de que me estas hablando". La mecánica cuántica es un mundo completamente extraño y completamente diferente al mundo en el que vives, y si intentas utilizar la imaginación para entenderle, fracasarás.


Mi consejo es, si algo te parece extraño, tu mente debe decir: Así es y punto.

ciencia
efecto
Al fin el motivo por el que entrastes al post, mecánica cuántica. La divina mecánica cuántica.
mecánica

Antes de 1900, los físicos se sentían muy orgullosos de su física. Podían explicar casi todo lo que sucedía su alrededor. Excepto por algunos pequeños detalles que ellos consideraban insignificantes, pero que resolverlos llevó a cambiar todo lo que sabíamos del universo. Uno de esos pequeños detalles era la radiación del cuerpo negro. No te preocupes, yo te lo explico.

Cuando algo es negro, es por que absorbe toda la luz que llega hacia el. Cuando algo es blanco, es por que refleja toda la luz que llega hacia el. Pero en tu vida diaria seguramente has visto que objetos negros reflejan luz. Como es posible? Se supone que ellos deberían absorber la luz para ser negros, pero si también reflejan luz, que mundo es este? En realidad no estaba muy bien explicado, pero quiero que entiendas esto, este problema no es solo con los objetos negros, aplica para casi todos los metales y objetos que conocemos.

física

Hablemos del hierro. Cuando calientas hierro a cierta temperatura, se vuelve rojo; si lo calentamos mas se vuelve amarillo como en la imágen de arriba; y si llegamos a temperaturas altísimas, se vuelve azul. En otras palabras el hierro emite su propia luz. Pero por que sucede esto? Esta misma pregunta se la hicieron los físicos antes de 1900.

Aparecieron muchas teorías sobre este pequeño detalle, aunque la mayoría de ellas eran un poco alocadas. Con que te diga que la mejor teoría y la que más aceptaban, decía que un cuerpo negro tiene energía infinita la cual puede emitir durante una eternidad. Un poco alocado verdad? Pero como siempre, aparece un héroe y esta vez el héroe se llama Max Karl Ernst Ludwig Planck, cariñosamente conocido como Max Planck.

albert

Nuestro héroe Max Planck, dio una solución al problema de un modo que a la mayoría para ese entonces no le gustó, pero su teoría fué completamente aceptada. No voy a entrar en ecuaciones ni cálculos matemáticos ya que te arruinaría el post, tan solo te voy a decir que el para poder resolver este problema, Planck tuvo que recurrir a unos pequeños paquetes de energía llamados Quantos.

Su teoría encajaba completamente con las observaciones, pero al precio de introducir un concepto totalmente innovativo. Un quanto es la mínima cantidad de energía que puede existir en el universo, por lo tanto la energía no es infinitamente pequeña, si no que llega a un límite. Este límite es 6,63·10-34 J·s (0,0000000000000000000000000000000007 Julios) A este valor se le conoce como la constante de Planck, mejor conocido como quanto.

locura

Ves la escalera de allá arriba? Imagínate que cada escalón es un quanto de energía, resulta que si quieres subir la escalera tienes que poner el pie en uno de los escalones, no lo puedes poner en medio de ellos. Lo mismo pasa con los cuantos, NO HAY NADA EN MEDIO, si le ponemos número: Quanto 1 y Quanto 2, solo son ellos 2, no existe "quanto 1.5". Con todo esto te puedo decir, el quanto es lo mas pequeño que existe en el universo, y gracias a ello el mundo es mas raro de lo que parece.

Se que es un poco difícil para tí asimilar que existe los más pequeño, y que no puede haber nada más. Y si eres como muchos físicos de la época, dirás que siempre se van a encontrar cosas mas pequeñas, pero si esto fuera verdad la mecánica cuántica no serviría de nada y sería tan solo ciencia ficción. Pero recuerdas? La mecánica cuántica funciona y es una realidad, así que te tocará aceptar que no hay nada mas pequeño que un Quanto. El Quanto generalmente es llamado el escalón fundamental, ya que no puede haber nada entre un quanto y otro.

Einstein
átomo
Ahora que ya estas a bordo, disfruta que esto aún no se pone feo, pero no te aseguro que perdure.
fácil
Luego de el éxito en la teoría de Planck, aún quedaban pequeños problemas para resolver. Uno de ellos el efecto fotoeléctrico. El efecto fotoeléctrico consiste en lo siguiente: Si ponemos luz sobre un metal, A VECES algunos electrones del metal se salen de su lugar. Pero este A VECES era el enigma de la fecha, ya te explico por que.

- Si ponemos una lámpara con un cierto tipo de luz en un metal (por ejemplo luz roja) y esta no logra arrancar ninguno de los electrones del metal, no importa cuanta energía le pongamos a la bujía, jamás logrará arrancar un electrón del metal.

- Si ponemos otra lámpara con otro tipo de luz (por ejemplo luz azul) y logra arrancar electrones del metal, entonces no importa que tan tenue sea, siempre arrancará electrones del metal.

Esto era un gran problema, ya que se suponía que la luz era una onda energética, la cual chocaba con el metal y por eso los electrones salían disparados. Pero si solo sucedía "a veces", significaba que nuestra teoría era incorrecta, o le faltaba algo.

neutrones

Quien es ese de la imágen? Seguramente te tranquilizastes al ver su cara y pensastes: el le dió una solución. Y déjame decirte que tuviste razón. Esta vez el héroe se llama Alber Einstein. Eintein estaba completamente de acuerdo con Planck en cuando al escalón fundamental, y decidió dar solución al efecto fotoeléctrico basándose en el hecho de que los Quantos existen si o si.

Te lo explico tranquilamente. Si existe una cantidad mínima de energía (la constante de Planck), quiere decir que toda la energía está dividida en base a esto. Es como que tuviéramos una piscina, y toda el agua de la piscina está metida en bolsas pequeñas del mismo tamaño, pero no hay nada mas que estas bolsas, toda el agua esta en las bolsas y jamás veras aunque sea una gota de agua fuera de estas bolsas . Lo mismo pasa con la energía, esta agrupada en estas pequeñas "bolsas de energía", y jamás verás migajas de energía libres . Ahora, la luz es también energía, y no está libre, sino que esta agrupada en estos mismos paquetes de energía.

explicación

Entonces si decimos que la luz está agrupada en bolsas de energía, y todas las partículas que existen son básicamente bolsas de energía; significa que la luz tiene partículas! Para ese entonces, todos creían que la luz era tan solo una onda electromagnética, pero ahora resulta que tiene una partícula, y la denominaron fotón. Y como llegaron a resolver el efecto fotoeléctrico con esto?

Hay diferentes tipos de fotones, por ejemplo la luz roja, tiene fotones con baja energía, y al decir con baja energía me refiero a que sus fotones tienen pocos quantos que los componen. Pero otro tipo de luz como por ejemplo la luz azul, tiene fotones con grandes cantidades de energía, en otras palabras con varios quantos dentro de ellos. Entonces para sacar a un electrón de su órbita se necesita cierta energía, y un fotón con poca energía no será capaz de sacarlo. Un fotón con mucha energía si lo logrará. No importa cuantos fotones de poca energía choquen al electrón, jamás lograrán sacarlo de su lugar, en tanto solo un fotón de mucho energía hará falta para hacerlo huir. Vez lo raro que es el mundo cuántico?


nucleo
electrones
Aquí empieza tu primera dosis intensiva de mecánica cuántica. Buen provecho
constante

A pesar de que ya habíamos resuelto 2 problemas que atormentaban a los científicos, habíamos aprendido muchas cosas resolviéndolos. Y había aún un pequeño problema. Este se trataba de que todo lo que existe no debería existir de acuerdo con las leyes de la física. Pequeño problema verdad? Ya te explico por que.

La mecánica cuántica aún no había llegado como hoy la conocemos, y los científicos pensaban que las mismas leyes de la física que los gobiernan a nosotros gobernaban en el mundo atómico. Y el problema era este: el electron al dar vueltas alrededor del núcleo por causa del electromagnetismo, debía lanzar pequeños pulsos electromagnéticos con los que poco a poco perdería su carga hasta chocar con el núcleo. Si esto era así, todo lo que existe desaparecería en un segundo. Pero no sucedía! todos seguían existiendo y vivían felices por eso.

cuántica

Y como siempre, todo cambia hasta que llega un héroe. Esta vez, uno de mi país: Niels Henrik David Bohr, que lo llamamos cariñosamente Niels Bohr. Niels Bohr sostenía la idea de que el mundo atómico y subatómico no obedecía las leyes de la física que nosotros estamos acostumbrados a obedecer. Y dijo que había que crear completamente otra física para poder comprenderlos. A esta física el le llamó Física cuántica. Claro que sí, aquí en Dinamarca estamos muy orgullosos de el (mas yo).

La solución de Niels al problema fue la siguiente: nosotros como humanos no notamos los escalones fundamentales en la vida contidiana, pero los electrones si lo hacen. Ellos para poder acercase al núcleo deben saltar un completo escalón de energía; en otras palabras desaparecer de un lugar y aparecer en otro (ya que no pueden estar en medio). Esto era bastante raro, pero el problema estaba solucionado, ya que el electrón no daba pequeños pulsos electromagnéticos y bajaba lentamente. El electrón solo tiene 2 opciones
1) Dar un salto brusco de un escalón a otro
2) Quedarse donde esta y portarse bien
La mayoría opta por portarse bien.

Quarks

Lo que ves arriba es el instituto de Niels Bohr en København, la capital de mi pais (creo que en español se escribe Copenague). Cuando Niels salio con la idea de crear una nueva física, obtuvo buen apollo de muchas compañías, las cuales le aportaron para hacerse su propio instituto. Este instituto fue la cuna de la mecánica cuántica, y las mentes mas grandes del mundo se reunieron en este lugar para obtener la bella teoría que tenemos hoy.

A Niels Bohr se le considera el padre de la mecánica cuántica ya que además de resolver el problema de la existencia, construyó el átomo que hoy en día consideramos aceptable. Esto lo hizo a base de números cuánticos, que describen básicamente el comportamiento de los electrones, pero también cuentan para describir el comportamiento de las partículas en el núcleo.

protones

Ahora hablaremos un poco de los números cuánticos. Actualmente se conocen 7 números cuánticos, pero en este post solo analizaré 4 de ellos, si quieres conocer los otros 3, lee los post de @agwstn (enlaces al final del post). Si eres físico, no leas no que estoy a punto de escribir ya que te dará un infarto y no quiero ser responsable. Hago abstracciones un poco extremas, pero siempre es importante que todos podamos entender.

Respira profundo, relájate y aquí vamos

fotoeléctrico
Número cuántico n
Es el número principal, el que define que tan lejos está un electrón del núcleo. La escala se mide en escalones de energía, y hay 7. Si lo intentamos imaginar de otra manera, piensa en una cebolla, compuesta de distintas capas. Imagínate que la primera capa después del centro es n=1, y en ella hay electrones. La segunda capa sería n=2 la cual contiene también electrones. Y así seguimos hasta llegar a n=7, donde por lo tanto hay también electrones.
fotones

El número cuántico n tiene valores del 1 al 7

Quantos
Número cuántico l
El número cuántico secundario define la forma de la órbita en el átomo. Entre mayores sean los valores de l, mas se parece la órbita a una elipse. Por ejemplo, si l=1 la órbita tiene la forma de un círculo, si l=2 la órbita adquiere una pequeña forma de elipse; si l=6 la órbita es una elipse completamente definida. Cuando n=1 (el átomo solo tiene una capa de electrones) l=0, esto quiere decir que la primera capa siempre es circular. Cuando n=2, l vale 0 y 1, en otras palabras, hay dos órbitas, una circular y una medio elíptica. Cuando llegamos a n=7 l puede tener 7 valores: 0,1,2,3,4,5,6 en otras palabras tiene todos los tipos de órbita posible, desde la completamente circular hasta la completamente elíptica
Mecánica cuántica, el raro mundo en el que vives

El número cuántico l siempre vale 1 unidad menos que el número cuántico n.

ciencia
Número cuántico m
Sé que te tengo loco con los números cuánticos, pero pasado este todo será fácil. El número cuántico m o número magnético, sirve para describir la dirección de la órbita, en otras palabras hacia donde apunta la elipse. Cuando n=1 (y l=0) la órbita es un círculo, y un círculo no apunta hacia ningún lado, por eso m=0. Cuando n=2 (l=1) tenemos 3 elipses, las cuales apuntan cada una hacia una dirección diferente. Por lo tanto m se vuelve -1,0,1. Cuando n=3 (l=2) obtenemos 5 números magnéticos, que se distribuyen así: -2,-1,0,1,2. La cantidad de números magnéticos determina la cantidad de elipses en cada nivel.
efecto

El valor de m se distribuye de acuerdo a el valor de l. El número de elipses se calcula con la fórmula 2l+1
mecánica
Número cuántico s
Este último número cuántico ya no tiene mucho que ver con los otros, así que puedes estar tranquilo. Se le llama espín, y todas las partículas lo tienen, se refiere al giro de la partícula sobre sí misma. Puede ir desde -2 hasta 2. Las partículas con masa generalmente tienen una fracción en el espín, por ejemplo el electrón tiene 1/2. Las partículas sin masa como el fotón tienen un número entero, en el caso del fotón es 1.

Esos son los 4 números cuánticos principales, pero con el tiempo se descubrieron 3 mas: el color, la generación y la extrañeza; si te interesan, ya sabes "enlaces al final del post".
Se que lo de los números cuánticos no es fácil. Aún, si tienes la valentía de seguir leyendo hasta este punto, quiero decirte que eres 1 en un millón.


física
albert
Crees que ya se acabó todo? No te preocupes, esto tan solo se pone mas raro
locura

Antes de continuar con mi largo post, es importante dejar claro que es una onda. Una onda es una forma de manifestación de la energía. Se caracteriza ya que las partículas chocan unas con otras y la energía se transmite. Por ejemplo el sonido, cuando gritas tus cuerdas vucales agitan el aire, esto hace que una partícula agitada choque contra la otra agitándola, y esa nueva partícula agitada choca contra otra agitándola y así perdura hasta que la energía se acaba.

Así también hay ondas miscroscópicas, a las que llamamos electromagnéticas. La luz es una onda electromagnética, que interactúa con los electrones para transportarse. En realidad la mayoría de las interacciones de la luz se pueden calcular si nos hacemos la idea de que es una onda, pero en este post ya vimos el problema de que esto no siempre es posible, y hay veces hay que tomarla como partícula.

Einstein

Con esto los científicos llegaron a la conclusión de que todas las ondas también pueden ser partículas. Esto estaba completamente correcto y todos estaban felices con esto, hasta que llego un hombre llamado Louis De Broglie, quién dijo que "como todas las ondas son partículas, entonces todas las partículas son ondas". Mira el descaro que tenía nuestro amigo De Broglie, es como que hoy en día yo diga: "como todos los homosexuales son hombres entonces todos los hombres son homosexuales" me matarían entre todos verdad? Pues casi así es el descaro de De Broglie al insultar a la comunidad física de esa manera.

En realidad exagero un poco al decir que De Broglie llegó insultando a todos en la comunidad científica. El tenía una teoría muy bien planteada la cual emocionó a muchos físicos, entre ellos Albert Einstein. Básicamente se trata de lo siguiente: algunas partículas están hechas de cuantos de una onda (bolsas de energía en una onda), como ya habíamos hablado de los fotones, ahora imagínate que no son solo los fotones, sinó que toda la materia esta compuesta de ondas y las partículas son solo bolsas de energía en esa onda.

átomo

Si no me equivoco, ahora mismo estas teniendo un gran problema en tu cabeza para comprender como es todo esto de las ondas y las partículas. De hecho no es nada fácil de explicar. Recuerdas lo que dije al inicio que debías despedirte de tu sentido común y tu instinsto? Ahora es buen momento para aplicarlo. Seguramente siempre imaginastes un electrón como una canica que gira al rededor de otras canicas. Pero que pasa si ahora yo te digo que es una onda que vibra alrededor de otra onda?

Entonces seguramente te quejarás de que te expliqué todo lo de los números cuánticos en vano ya que todo es tan sólo una onda. Pero aquí está el secreto, toda la materia está compuesta de ondas, pero de igual manera todas las ondas son partículas y viceversa. En algunas situaciones la materia se comporta como partículas, en otras situaciones la materia se comporta como ondas. Pero dentro de nuestros cálculos es completamente imposible que se comporte de las 2 maneras a la misma vez.

fácil

Sinceramente, no tiene caso que pasemos todo el día intentando comprender por que las partículas con ondas y por qué las ondas son partículas. Hay un momento en la física cuántica en el que simplemente hay que aceptar que así es y punto. Por lo tanto tan solo repasemos lo que hemos aprendido:
- Las ondas son partículas y las partículas son ondas
- Algunas veces la materia prefiere comportarse como partículas y otras veces como ondas.
- La materia jamás se comporta como partículas y ondas a la misma vez.
Se que la pregunta que está en tu cabeza es ¿que es lo que se transfiere en la onda?, y que lo causa. Si volvemos a acordarnos del electrón, el acostumbra a comportarse como una partícula, pero algunas veces podemos calcular su comportamiento metiéndonos en la cabeza que el es una onda. Y es así y punto, el electrón es La onda y no Una onda. El átomo es solo matemáticas, no tiene sentido usar la imaginación en él.

Ahora que ya sabes suficiente sobre la teoría, me toca demostrarte que si es cierta, y para eso vamos a recurrir a la ayuda del Dr. Quamtum


No piendo explicarte 2 veces el contenido del video. Tan sólo te quiero decir que lo que viste en ese video ha sido comprobado experimentalmente varias veces, y hemos llegado a la conclusión que Louis De Broglie tenía razón. Sí, ese necio y descarado científico nos dió una teoría que nos llevó a las partes mas extrañas de la materia. Se que tu mente lucha por comprender el video, pero siempre deberás tener esto en mente: así es y punto

Se que paresco a un religioso al forzarte a creer lo que yo digo, pero simplemente, no hay otra forma de lograrlo. Mi héroe nacional Niels Bohr dijo alguna vez:
"En lo que corresponde al átomo, nuestro lenguage es solo poesía"


neutrones
explicación
"Aquellos que creen dominar la mecánica cuántica, apenas acaban de empezar a comprenderla"
nucleo

La teoría de Louis De Broglie terminó siendo un éxito ante la comunidad científica, y esto era una amenaza para todos los físicos cuánticos. De Broglie estaba del lado de Einstein, y a Einstein jamás le gustó la teoría cuántica, y ahora que tenían una buena teoría, era cuestión de tiempo que destruyeran a nuestros pobres científicos cuánticos. Para salvar la ciencia se necesitaba una teoría con base matemática, no una pequeña teoría lógica, y entonces apareció un jóven de 23 años en el instituto de Niels Bohr.

Así es, él es el héroe de esta vez. Su nombre era Werner Heisenberg, y es ese mismo de la foto que ves allá arriba. Heisenberg llegó con una teoría matemática completamente diferente, la que eliminó toda posibilidad restante de que alguna vez nos llegáramos a imaginar la forma de un átomo. El incluyó lo que se llama mecánica matricial a la mecánica cuántica. En realidad este post no está hecho para explicar matrices y determinantes, en otras palabras no te explicaré el ejercicio, sólo el resultado.

electrones
Algo así es como se veían las matrices de la teoría de Heisenberg, el problema es que en vez de llegar a un resultado en el que cuadraba todo, llegaba a un desastre en contra del sentido común. Cuando Heisenberg intentaba calcular la velocidad de un electrón, perdía toda pista de donde se encontraba ese electrón. Cuando intentaba calcular la posición de ese mismo electrón perdía toda pista de cual era su velocidad. La situación era así: entre mas sabía de una cosa, menos sabía de la otra. Y para llegar a saber ambas cosas entonces debería plantearse una ecuación con infinitas matrices, lo cual lamentablemente es imposible para un humano.

Pero durante 6 meses hizo todo lo posible por perfeccionar sus ecacuciones y encontrar errores en ellas, pero no los econtró. La mecánica matricial era correcta, y lamentablemente llegaba a una inevitable conclusión: jamás podremos saber la velocidad y la posición de un electrón a la vez. Y con esto estimado lector, eliminó toda posibilidad de imaginarse como era el mundo subatómico. En otras palabras, el mundo subatómico se había convertido en puras matemáticas, y dejo de ser un lugar donde nuestra mente pudiera jugar.

constante

Muchas personas se preguntan, que pasa si algún día llegamos a ver un átomo, y vemos un electrón moverse alrededor del núcleo? Entonces habríamos roto el principio de incertidumbre de Heisenberg ya que nuestro ojo detectaría la velocidad y la posición del electrón. Heisenberg se hizo la misma pregunta, y encontró una respuesta. La verdad es que con la luz normal jamás lograremos ver un electrón moverse, ya que un fotón es casi del mismo tamaño que un electrón, lo que no permite hacernos una imágen.

Pero que tal si usamos rayos gamma, en otras palabras un fotón mucho más pequeño pero a la vez energético. Muchos suponían que si se constuía un microscopio de rayos gamma lograríamos por fin hacernos una imágen de un átomo. Pero la verdad es que al mandar un fotón muy energético a chocar contra un electrón, el impacto será tan fuerte que lo sacará de su órbita y le dará otra velocidad; entonces sabremos su pocisión pero no su velocidad. Y si intentamos utilizar un fotón menos energético, este tendrá inevitablemente una longitud de onda grande, por lo cual podremos medir la velocidad del electrón, pero no sabremos un carajo de donde se encuentra.

Lo ves? la misma naturaleza hace todo lo posible para ocultarnos sus secretos.

cuántica

Si eres inteligente, habrás pensado en el cero absoluto para contradecir al pobre Heisenberg. Pero si investigas un poco, el 0 absoluto no es el punto donde las partículas han detenido completamente su movimiento, sino que es el punto donde las partículas tienen en menor movimiento posible. Por que? Si todas las partículas se detuvieran completamente entonces podríamos decir fácilmente que la velocidad del electrón es 0 e identificar su pocisión, habríamos contradecido a Heisenberg. Pero si siempre hay una cantidad mínima de movimiento, ya que toda la naturaleza sigue el principio de incertidumbre.

Y no es solo el espacio vacío, son las estrellas, los pulsares, los agujeros negros y otros montones de objetos en el universo los cuales siempre harán todo lo posible para no revelar sus secretos. Eso es el extraño mundo en el que vives, el extraño mundo de la mecánica cuántica.

Quarks
A pesar de que todo el contenido del post los he escrito yo, la información no la inventé yo, sino que me basé en distintas fuentes:
Fuente 1: El Tamiz Click aqui para acceder a la pagina
Fuente 2: Mi libro de mecanica cuantica (por cierto en danes). Les dejo la imagen de la portada del libro
protones
Fuente 3: mis documentales sobre el atomo, que por cierto te vuelvo a poner el link a mi post donde los subi
Da click aca para acceder a mis documentales
Y ahora, un gif con los heroes del post

fotoeléctrico
Te dejo aqui los post que te habia prometido, muy buenos si te interesa el atomo y la particula. (clic en la imagen para acceder)
fotones
Quantos
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Mecánica cuántica, el raro mundo en el que vives

Comentarios Destacados

@metalexe +645
Esto si tiene que ser top, porque es verdadera inteligencia colectiva
@cfxslx +308
fooley dijo:Otro día lo leo y comento, por ahora a favoritos, me gustan estos aportes.


metalexe dijo:Esto si tiene que ser top, porque es verdadera inteligencia colectiva

Gracias a ambos, que bueno que les gusta

297 comentarios - Mecánica cuántica, el raro mundo en el que vives

@fooley +47
Otro día lo leo y comento, por ahora a favoritos, me gustan estos aportes.
@metalexe +645
Esto si tiene que ser top, porque es verdadera inteligencia colectiva
@cfxslx +308
fooley dijo:Otro día lo leo y comento, por ahora a favoritos, me gustan estos aportes.


metalexe dijo:Esto si tiene que ser top, porque es verdadera inteligencia colectiva

Gracias a ambos, que bueno que les gusta
@Wneuquen +11
Agendando para cuando tenga mas tiempo
@Schrodinger-cat +23
Muy lindo. Para comprender como el sentido comun nos falla totalmente cuando vamos al mundo cuantico, el fenomeno de tunelaje y el efecto Aharonov–Bohm son muy buenos ejemplos.
@matt_T_T +9
me gustan estos tipos de post a favoritos y recomendado + 10
@The_77_Gamer +13
justo lo q estoy viendo en fisicoquimica!! mañana van 10!
@Schrodinger-cat +1
Acabo de ver que nunca te respondí, que desconsiderado de mi parte.
@cfxslx
@Schrodinger-cat jajaja bueno fue hace un año. No te preocupes, no guardo rencores
@Kuntrun_ +13
Nah esto de la Química y la Mecánica nunca lo pude comprender, somos como dos polos negativos...

Pero buen post, a favs y lo leo después... a ver si comprendo algo D:
@Hatake27 +20
Me lo leí entero.
Todavia me cuesta creerlo...
Excelente post!
+10
@Saturm +4
esto tendria que ser top! ,me encanto y la verdad se puede aprender muchisimo con este post mas de lo que le enseñan a uno, Muy bueno+10 y a favoritos! esto si q es inteligencia colectiva!.,
@punkpablo
+10 y a favoritos para leerlo en casa con un fernetito en la mano.
@punkpablo +9
cfxslx dijo:
Hatake27 dijo:Me lo leí entero.
Todavia me cuesta creerlo...
Excelente post!
+10

eso es un record, en 20 minutos leistes lo que yo escribi en una semana?
En serio te admiro. Y gracias por los puntos

Dijo que lo leyo, pero nunca q
@DeepRed82 +2
Felicidades por el post, has aclarado muchas cosas de mecánica cuantica en un lenguaje ameno y entendible. A mi, personalmente, me ha hecho aprender cosas nuevas y tener otro punto de vista.
@punkpablo +13
punkpablo dijo:
cfxslx dijo:
Hatake27 dijo:Me lo leí entero.
Todavia me cuesta creerlo...
Excelente post!
+10

eso es un record, en 20 minutos leistes lo que yo escribi en una semana?
En serio te admiro. Y gracias por los puntos

Dijo que lo leyo, pero nunca q

Le pegue al enter sin querer.
Dijo que lo leyo, pero nunca que lo entendio.
@lupeiglesias +1
Que buen post!!!!, me encanto. te dejo 10 y reco


efecto
@rollito +3
mañana van puntos los de hoy me los gaste al fin un post bueno ya basta de top crap...
@raiohe4d +5
Excelente post eres un genio... física este tema es mas raro que la vida misma toca tener un conocimiento avanzado para entender te doy mis 10 de una albert
@The_Buitre +2
Excelente post chabon Aguante las ciencias exactas
@xenowort +6
Tiene que ser top esto, y no las mierdas que hay de top en este momento.
@RHJ_99 +2
Buen material Einstein

Reco!
@ivan_113 +2
Muy bueno la verdad me quede un largo rato leyendo todo! Esta muy bien explicado! Te dejo +10 genio! Necesitaba un poco de "Inteligencia Colectiva" ya.
@Israyouknow +1
Mas 10, me leo todo, al fin Taringa le hace juicio a su lema con tremendos Users que postean inteligencia y la hacen colectiva..

A favs y recomendado.
@HaRLeY_Fox
muuuy interesante post. Excelente!
@GNG22
Buen laburo +10
@povi95 +1
Grandiosa la info ahora no tengo tiempo de leerlo completo pero es seguro que lo hare mañana +10 que ya los gaste muy buen aporte
@GGASSTTOON +4
Siempre esto de explicar la cuantica se complica...buena didactica!
@Sinclair19 +27
"Pero en loco siempre muere feliz"
átomo
jaja, me encantó el post loco!!!! Por tiempo, no lo puedo leer todo! Pero cuando vuelva ya sé donde me meto primero fácil
@0huevo0 +6
Lo lei todo me encanto lo de:
- Las ondas son partículas y las partículas son ondas
- Algunas veces la materia prefiere comportarse como partículas y otras veces como ondas.
- La materia jamás se comporta como partículas y ondas a la misma vez.

Muy bien explicado +10
te los mereces! [/b]
@FedeTaringuero +2
Sigo leyéndolo, estoy cursando el cbc en la uba, y me re cuelgo viendo estas cosas, reco y +10
@Eureka123 +4
Lo leí completo y resulta que es el mejor post que vi en muchísimo tiempo, esto es la auténtica inteligencia colectiva, sin lugar a dudas. Mañana te dejo puntos porque los gasté y te quiero dar los 10, entre tanto, favoritos, recomendado y apoyo para una segunda parte!
@El_Uajo +1
+10, a favoritos, lo lei todo en 1 hora, rei llore me emocione un post para toda la familia sos un groso
@ELCRIS12 +2
buen post, trolleaste con lo del auto.

tengo una duda con esto:
Pero que pasa si ahora yo te digo que es una onda que vibra alrededor de otra onda?

seria lo mismo decir que "una onda es un electron que oscila alrededor de otro electron" ya que el electron es la onda? el proton y el neutron tambien son la onda?

con esto tambien:
La materia jamás se comporta como partículas y ondas a la misma vez

se puede dar el caso de que en un atomo los electrones se comporten como ondas y los protones y neutrones como particulas?
nose si tiene sentido lo que pregunto pero me queda la duda


no me entra en la cabeza lo de "asi es y punto" :p , digo no es mejor intentar entender que aceptar lo que no se entiende como la realidad?
@liwrem01
Te dejare muy +10 mañana te mereces muchos mas gracias de verdad por el aporte
@Navapobski
Posts como éste me recuerdan que T! no se ha ido al pozo. +10 Excelente aporte!!
@xKravenx +1
Mortal loko... aprobe quimica 1 en la facultad y resien ahora con tu post entendi q carajo eran los numeros cuanticos! Buenisimo el post viejo, te felicito, te dejo 10 cuando me los recarguen... ahora sigo leyendo hasta el final
De verdad muy buen post
@Flozz +2
Me lo leí entero en menos de una hora, pero al leerlo me di cuenta de que me va a tomar unos días comprender cómo funciona la mecánica cuántica... es de lo mejor :l
@black_00
+10 Leí hasta lo de las ondas. Mañana lo termino de asimilar