Investigacion_teoría cuantica

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La Teoría Cuántica. 
La teoría cuántica es una teoría física basada en la utilización del concepto de 
unidad cuántica para descubrir las propiedades dinámicas de las partículas 
subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación. Bajo esta premisa 
se ha construido el que uno de los pilares fundamentales de la física. 
Antes de la teoría cuántica, las leyes de cómo se comportaban los cuerpos en 
movimiento se basaba en la mecánica newtoniana. Sin embargo, a finales del siglo 
XIX se dieron importantes descubrimientos que explicaban mejor el mundo que nos 
rodea. 
Los primeros intentos de los físicos del siglo XIX para comprender el 
comportamiento de los átomos y de las moléculas 110 fueron exitosos del todo. AI 
suponer que las moléculas se comportan como pelotas que rebotan, los físicos 
fueron capaces de predecir y explicar algunos fenómenos macroscópicos, como la 
presión que ejerce un gas. Sin embargo, este modelo no informaba del todo la 
estabilidad de las moléculas: es decir, no podía explicar que fuerzas mantenían 
unidos a los átomos. Paso mucho tiempo para que se descubriera -y aún más para 
que se aceptara- que las propiedades de los átomos y de las moléculas no son 
gobernadas por las mismas leyes físicas que rigen a los objetos más grandes. La 
nueva era de la física comenzó en 1900 con el joven físico alemán Max Planck. Al 
examinar los datos de la radiación que emitan los sólidos calentados a diferentes 
temperaturas, Planck descubrió que los átomos y las moléculas emiten energía solo 
en cantidades discretas o cuanta. Los físicos siempre habían asumido que la 
energía era un proceso continuo y que en el proceso de radiación se podía liberar 
cualquier cantidad de energía. 
 
PRINCIPIO DE DUALIDAD POSTULADO DE BROGLIE 
En 1924 un joven aristócrata francés le dio un giro a la cuántica, cuando esta 
empezaba a cuajar. Hasta los físicos más conservadores comenzaban a aceptar la 
revolución de la dualidad: la luz no solo es una onda, sino que también se comporta 
como un haz de partículas (fotones), como había establecido Einstein con su 
explicación del efecto fotoeléctrico. 
Entonces Louis de Broglie, científico novato, licenciado antes en Historia, pensó lo 
contrario: ¿y si las partículas también se comportasen como ondas? Tras estudiar 
a fondo durante varios años las bases de la física cuántica, establecidas por Max 
Planck y Albert Einstein, presentó su tesis en 1924 con un importante 
descubrimiento teórico: los electrones se comportan como ondas y, no solo eso, 
sino que todas las partículas y objetos llevan asociada una onda de materia. 
El punto de partida que tuvo Broglie para desarrollar su tesis fue la inquietante 
dualidad en el comportamiento de la luz, que en ciertos fenómenos se manifiesta 
como onda, en otros como partícula. 
El principio de la dualidad descansa sobre el efecto fotoeléctrico, el cual plantea que 
la luz puede comportarse de dos maneras según las circunstancias: 
1. Luz como una Onda: esta es usada en la física clásica, sobre todo en óptica, 
donde los lentes y los espectros visibles requieres de su estudio a través de las 
propiedades de las ondas. 
 
2. Luz como Partícula: Usada sobre todo en física cuántica, según los estudios de 
Planck sobre la radiación del cuerpo negro, la materia absorbe energía 
electromagnética y luego la libera en forma de pequeños paquetes llamados 
fotones, estos cuantos de luz, tienen de igual manera una frecuencia, pero 
gracias a éstos, se pueden estudiar las propiedades del átomo. 
 
La dualidad onda-partícula tiene consecuencias importantes a nivel subatómico, 
pero también sirve para explicar ciertos comportamientos experimentales de la luz 
y otras radiaciones, como la difracción y los fenómenos de interferencia. 
Broglie juntando las ecuaciones de Planck (cuantización de la energía: E= hν) y de 
Einstein (relatividad especial: E=mc2), calculó cuál sería de la longitud de esas 
ondas de materia asociadas a cada partícula, dependiendo de su velocidad y de su 
masa. Así que, según De Broglie, todo nuestro mundo es cuántico, no solo la luz. 
Conclusión tan atrevida que fue rechazada de inmediato por muchos físicos, e 
ignorada por otros. 
Si el electrón se comportaba como una onda, entonces tendría que mostrar 
propiedades típicas de las ondas, como son la difracción y las interferencias. Y 
entonces sucederían cosas tan extrañas como que un electrón sería capaz de 
atravesar a la vez dos agujeros diferentes. Algo así fue lo que demostró el 
experimento de difracción de electrones de Davisson y Germer (1927), confirmando 
por tanto la hipótesis de Broglie, quien después de cinco años de haber presentado 
su tesis doctoral recibió el premio Nobel de Física (1929). 
Principio de incertidumbre de Heisenberg 
El principio de incertidumbre fue descubierto por Werner Heisenberg en 1927 y es 
fundamental en física cuántica. Establece que ΔpΔx ≥ h donde Δp es la 
incertidumbre en conocer el momento de la partícula (momento igual a masa por 
velocidad), Δx es la incertidumbre en conocer la posición de la partícula y h es la 
constante de Planck (h=6.63×10⁻³⁴Js). Las implicaciones de esta sencilla fórmula 
son enormes. Posteriormente a la propuesta de Heisenberg se dedujo su principio 
de la hipótesis onda-corpúsculo de De Broglie. 
 Expresión matemática que describe el principio de incertidumbre de 
Heisenberg es 
 
 Determinar con total precisión la posición: 
 
 La desigualdad para el principio de incertidumbre entonces es: 
 
Es decir, que la incertidumbre en el momento es infinita. 
El principio de incertidumbre nos dice que hay un límite en 
La precisión con el cual podemos determinar al mismo tiempo la 
Posición y el momento de una partícula. 
 
 
Ecuación de onda de Schrödinger 
Ecuación de onda de Schrödinger En1926 Erwin Schrödinger formula la ecuación 
de onda de Schrödinger, que describe el comportamiento y la energía de las 
partículas submicroscópicas. Es una función análoga a las leyes de Newton para 
los sólidos macroscópicos que incorpora tanto el carácter de partícula (en función 
de la masa), la función de onda esta expresada como Ψ (psi). 
La ecuación de Schrödinger para una partícula libre describe la evolución temporal 
de la onda asociada a la partícula (una onda de probabilidad según la regla de Born): 
 
 
 
 
 
 
 
Referencias: 
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