Mecánica cuántica

¿Qué es la mecánica cuántica? Origen y definición

La mecánica cuántica es una ciencia que parte de la física contemporánea y que se encarga del estudio de los objetos o fuerzas de poca escala espacial. También centra sus esfuerzos en la comprensión de los sistemas atómicos y subatómicos, así como la interacción de estos últimos con la radiación electromagnética en escalas observables.

En este sentido, se basa en la observación de formas de energía que expulsan de manera discreta unidades llamadas “cuantos”. Estos mismos pertenecen a un grupo específico de bosones y cada uno se encuentra ligado a una interacción fundamental.

Contexto histórico de la mecánica cuántica

Desde el punto de vista cronológico, la mecánica cuántica es la última de las grandes ramas de la física contemporánea, y que se origina en el siglo XX, casi a la par con la teoría de la relatividad. Las primeras ideas sobre esta ciencia surgen de la mecánica estadística (en 1900) gracias al físico alemán Max Planck.

El grueso de la investigación sobre la cuántica se desarrolló a partir del año 1920, pero en un principio su advenimiento dejo una serie de problemas sin resolver dentro de la electrodinámica clásica.

Asó, el primero de ellos se centraba en la emisión de calor de un objeto que se encuentra en equilibrio, conocida como radiación térmica, provocada por la vibración de las partículas que lo componen.

Mientras que otro de los problemas hablaba sobre la estabilidad de los átomos, que tampoco podía ser explicado por la electrodinámica clásica. Esto debido a la noción de que un electrón podía ser una partícula puntual o una cáscara esférica de dimensiones infinitas.

Problemas más importantes de la mecánica cuántica

Con la llegada de la mecánica cuántica, surgieron dos problemas importantes que la electrodinámica clásica no pudo resolver debido a las nociones del momento. Sin embargo, el desarrollo de esta ciencia admitió la reconsideración de varios conceptos que permitieron encontrar dichas soluciones, estos son:

Radiación electromagnética

Se debe su descubrimiento al físico alemán Max Planck, al que se le ocurrió el siguiente artificio matemático: Si durante el proceso aritmético, en lugar de usar la integral de dichas frecuencias se utiliza una suma no continua, se deja de obtener infinito como resultado, eliminando de este modo el problema.

Además, Planck comprobó que el resultado de este artificio concordaba más con lo que luego era medido.

Fue así que el científico alemán postuló la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida por la materia, que a su vez es emitida por esta en forma de fotones. Dicha reacción genera una constante estadística que fue denominada como “Constante de Planck”.

Pero, esta idea se mantuvo solo como una hipótesis, hasta que Albert Einstein decidió retomarla proponiendo que la luz puede llegar a comportarse como partículas de energía.

Junto a los aportes de otros científicos como Louis De Broglie y Erwin Schrödinger se comprueba que el mundo atómico no se comporta como se esperaría.

Inestabilidad de los átomos

Conocido como el segundo gran problema de la mecánica cuántica y que fue resuelto a partir del modelo de Bohr: la estabilidad de los átomos.

Comenzando con la noción de que el electrón que orbita alrededor del núcleo de un átomo, y que estaba cargado positivamente, debía emitir energía electromagnética. Esto ocasionaría que el mismo perdiera velocidad con el tiempo y cayera así sobre el núcleo.

Sin embargo, el conocimiento empírico implicaba que esto no era posible, y fue entonces cuando la mecánica cuántica se abocó al estudio de esta hipótesis.

En primera instancia, los postulados de Bohr darían solución a este problema, pero luego sería el modelo atómico de Schrödinger quien reemplazaría a este último con supuestos más generalizados.

 

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