Qué es cuántico
Este término proviene de la física cuántica, que es un campo de la física teórica que estudia el comportamiento de las partículas subatómicas y sus interacciones. Este concepto se refiere a la naturaleza discreta y discontinua de la energía y la materia a nivel subatómico.
Este término se utiliza para describir fenómenos que obedecen las leyes de la mecánica cuántica, que difieren significativamente de las leyes clásicas de la física.
Teoría cuántica
originó a principios del siglo XX con el desarrollo de la mecánica cuántica una rama de la física que revolucionó nuestra comprensión del mundo subatómico. Los principales contribuyentes a esta teoría fueron físicos como Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, y Erwin Schrödinger, entre otros.
La teoría cuántica postula que las partículas subatómicas, como electrones y fotones, exhiben comportamientos tanto de partícula como de onda, lo que lleva a resultados inesperados y contra intuitivos.
Por ejemplo, el principio de superposición establece que un sistema cuántico puede existir en múltiples estados simultáneamente, y el principio de incertidumbre de Heisenberg establece que es imposible conocer con precisión simultáneamente la posición y el momento de una partícula subatómica.
Mecánica cuántica
Es la rama de la física cuántica que describe el comportamiento de partículas subatómicas a través de ecuaciones matemáticas como la ecuación de Schrödinger. Algunas de las características fundamentales de la mecánica cuántica incluyen:
- Dualidad onda-partícula: las partículas subatómicas pueden comportarse como partículas puntuales o como ondas extendidas, dependiendo del experimento realizado.
- Saltos cuánticos: las partículas subatómicas pueden cambiar instantáneamente de un estado a otro sin pasar por estados intermedios, en contraste con los cambios continuos observados en sistemas macroscópicos.
- Energía cuántica: la energía de un sistema está cuantizada, lo que significa que solo puede tomar valores discretos en lugar de cualquier valor entre dos puntos.
Aplicaciones de la mecánica cuántica
Tiene numerosas aplicaciones en diversas áreas, incluida la física, la química, la informática y la medicina. Algunos ejemplos destacados incluyen:
- Computación cuántica: Utiliza los principios de superposición y entrelazamiento cuántico para realizar cálculos extremadamente rápidos y resolver problemas que son computacionalmente intratables para las computadoras clásicas.
- Medicina cuántica: La resonancia magnética cuántica y la terapia fotodinámica son ejemplos de aplicaciones médicas de la física cuántica en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
- Química cuántica: Permite comprender y predecir las propiedades y reacciones de las moléculas a nivel subatómico, lo que es fundamental para el diseño de nuevos materiales y medicamentos.
Números cuánticos
<pátomo o una partícula subatómica. Estos números se utilizan para especificar los estados cuánticos posibles de un sistema y para calcular propiedades como la energía el momento angular y la distribución espacial de las partículas.
Son fundamentales para calcular y predecir diversas propiedades de los sistemas cuánticos, como los niveles de energía permitidos y las configuraciones electrónicas de los átomos.
El número cuántico principal, denotado como «n», describe el nivel de energía de un electrón en un átomo y determina su distancia promedio del núcleo. Los valores de «n» son enteros positivos (1, 2, 3, …) y cuanto mayor sea el valor de «n», mayor será la energía y el tamaño orbital del electrón.
El número cuántico magnético denotado como «m_l», describe la orientación espacial del momento angular orbital de un electrón en un átomo. Los valores de «m_l» van desde -l hasta +l, donde «l» es el número cuántico azimutal y representa el tipo de orbital (s, p, d, f).
| Enteros positivos (1, 2, 3, …). | ||
| Enteros no negativos (0, 1, 2, …) hasta «n-1» | ||
| Experiencia de sentirse diferente al interactua Desde «-l» hasta «+l». |
Estado cuántico
Se refiere a la descripción cuantitativa de un sistema físico en términos de sus propiedades cuánticas, como la posición, el momento, la energía y el espín de sus constituyentes subatómicos.
En el contexto de la mecánica cuántica, este estado es una función matemática que representa la distribución de probabilidad de encontrar una partícula en diferentes posiciones y con diferentes valores de energía y momento. Estos estados describen las posibles configuraciones y comportamientos de las partículas subatómicas y son fundamentales para comprender y predecir el comportamiento de los sistemas cuánticos.
Ejemplos de estado cuántico
Un electrón en un átomo puede estar en un estado específico definido por sus números cuánticos, como (n=2, l=1, m_l=-1), que corresponde a un electrón en un orbital p con orientación espacial en el eje y negativo.
Un fotón en un campo electromagnético puede estar en un estado cuántico de polarización lineal vertical, circular derecha, o circular izquierda, entre otros.
