10 ASPECTOS SORPRENDENTES DE LA FÍSICA CUÁNTICA

Imagen: guetti.

1. Una ciencia no determinista. A diferencia de la mecánica clásica newtoniana, la física cuántica abandona la idea de partículas concebidas como puntos definidos cuya posición y estado de movimiento se conocen en cualquier instante de tiempo. Ahora se habla de probabilidades de encontrar una partícula en una determinada región del espacio.

2. El mundo cuántico es desigual. Albert Einstein ganó un premio Nobel por demostrar que la energía está cuantificada. a energía solo viene en múltiplos de los mismos "cuantos", de el nombre de física cuántica. Max Planck, al intentar resolver el problema de los objetos calientes como nuestro Sol, armonizó esta teoría con la experiencia, por lo que se considera el padrino de esta nueva física.

3. Algo puede ser tanto onda como partícula. J. J. Thomson ganó el Premio Nobel en 1906 por su descubrimiento de que los electrones son partículas. Sin embargo, su hijo George ganó el Premio Nobel en 1937 por demostrar que los electrones son ondas. Quien tenia razon? La respuesta es ambos.

4.  En 1926, Erwin Schrödinger presentó una ecuación que lo cambiaría todo: la ecuación de onda de Schrödinger. Esta era capaz de describir la probabilidad de que una partícula se encuentre en un determinado lugar, usando para ello la física ondulatoria y las probabilidades. Así se convirtió en uno de las fundadores de la física cuántica.

5. La física cuántica se construye sobre el principio de incertidumbre de Heisenberg y se encuentra gobernada por el mismo. En física cuántica no se pueden determinar simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de magnitudes físicas observables y complementarias. Es decir, cuanto más precisamente se determina una, menos precisamente se conoce la otra en ese instante, y viceversa.

6. La interpretación de Cophenague de 1927. Heisenberg, Pauli, Max Born y Niels Bohr, entre otros grandes científicos, desarrollan una concepción de la mecánica cuántica basada en en concebir la materia como partículas que saltan de un estado a otro siguiendo las reglas dictadas por las matrices. Es decir, la materia no existía en los estados intermedios, solo cuando era medida. Esto enfrentó a Heisenberg y Schrödinger. En ese año, se reunieron los principales científicos de la especialidad y tres de ellos,   Heisenberg, Pauli y Niels Bohr, defendieron la existencia de una función de onda, queda la probabilidad de encontrar una partícula en un determinado estado. En concreto, el cuadrado de esta función. En el momento en el que se observa la partícula, la función de onda colapsa, es decir, aleatoriamente y siguiendo la distribución de probabilidad de la función de onda toma uno de entre sus valores. Este colapso de la función de onda no fue aceptado por  Schrödinger y Einstein puesto que ello indicaría que había algo viajando más rápido que la luz. De esta forma, crearon la paradoja del gato de Schrödinger para mostrar que en esta interpretación de la mecánica cuántica había algo de absurdo.

7. El modelo estándar. uEs na de las teorías más exitosas de la física. Es una de las teorías más importantes de la física moderna y explica las interacciones de las partículas materiales a través de tres fuerzas fundamentales, cada una descrita por sus portadores de fuerza, dejando fuera la fuerza gravitatoria.

8. El bosón de Higgs. Descubierto en 2012, gracias al Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, en Suiza, es el que explica que las partículas puedan tener masa y que unas tengan más que otra. Es una de lasmás grandes  hazañas de la física moderna.

9. La búsqueda de una teoría de campos unificados. Se trata de b uscar una teoría que describa la relación entre las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la gravedad. De esta búsqueda surgen teorías como  la teoría de cuerdas, la supersimetría y la gravedad cuántica.

 10. Aplicaciones a un mundo demasiado newtoniano. La física cuántica, además de su vertiente teórica, se ofrece para proporcionar herramientas muy potentes para el desarrollo humano, tales como:

- los ordenadores cuánticos, que podrían llegar a sustituir a las tecnologías de silicio en un futuro no tan lejano, realizando millones de cálculos a la vez de forma eficiente y descifrar cualquier código.

- La criptografía cuántica se configura como el futuro en la seguridad informática, gracias al uso de la incertidumbre.

- La mecáni- ca cuántica, con el efecto Meissner y otras consecuencias derivadas de los superconductores,  podría dar revolucionar toda la tecnología del futuro próximo.

Referencias

Space, 29 de mayo de 2021/New Physics