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Física moderna: mecánica cuántica

75 cards · 🇪🇸 Español

Las ideas fundamentales de la mecánica cuántica.

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Mecánica cuántica

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  1. 1Mecánica cuántica
    Teoría física fundamental que describe el comportamiento de la materia y la luz a la escala de los átomos y por debajo de ella
  2. 2¿De qué disciplinas es la mecánica cuántica el fundamento?
    De la química cuántica, la biología cuántica, la teoría cuántica de campos, la tecnología cuántica y la ciencia de la información cuántica
  3. 3Dualidad onda-partícula
    Fenómeno por el cual los sistemas cuánticos muestran características tanto de partículas como de ondas
  4. 4Principio de incertidumbre
    Principio que establece que existen límites a la precisión con la que puede predecirse el valor de una magnitud física antes de medirla
  5. 5Función de onda
    Entidad matemática que proporciona información, en forma de amplitudes de probabilidad, sobre los posibles resultados de las mediciones de las propiedades de una partícula
  6. 6Regla de Born
    Regla que establece que la probabilidad se obtiene elevando al cuadrado el valor absoluto de un número complejo (la amplitud de probabilidad)
  7. 7¿Qué describe la ecuación de Schrödinger?
    La evolución temporal de un estado cuántico, relacionando las amplitudes de probabilidad en un momento con las de otro
  8. 8Forma más famosa del principio de incertidumbre
    Es imposible obtener predicciones precisas y simultáneas para las mediciones tanto de la posición como del momento
  9. 9¿Qué demuestra el experimento de la doble rendija?
    La interferencia cuántica, mostrando que las partículas presentan un comportamiento ondulatorio que produce patrones de interferencia
  10. 10¿Qué ocurre en el experimento de la doble rendija cuando se colocan detectores en las rendijas?
    El patrón de interferencia desaparece; cada fotón pasa por una sola rendija (no por ambas) y se comporta de forma clásica
  11. 11Efecto túnel cuántico
    Fenómeno por el cual una partícula puede atravesar una barrera de potencial aunque su energía cinética sea menor que el máximo de dicha barrera
  12. 12¿Qué tecnologías importantes se basan en el efecto túnel cuántico?
    La microscopía de efecto túnel, los diodos túnel, los transistores de efecto de campo de túnel, y hace posibles la desintegración radiactiva y la fusión nuclear
  13. 13Entrelazamiento cuántico
    Fenómeno en el que los sistemas cuánticos interactúan y sus propiedades quedan tan entrelazadas que no pueden describirse de forma independiente
  14. 14¿Cómo llamó Schrödinger al entrelazamiento?
    El rasgo característico de la mecánica cuántica, el que la aparta por completo de las líneas de pensamiento clásicas
  15. 15¿Puede utilizarse el entrelazamiento para enviar señales más rápidas que la luz?
    No, tal como demuestra el teorema de no comunicación
  16. 16Teorema de Bell
    Teorema que demuestra que, si la naturaleza operase según variables ocultas locales, los resultados de las pruebas de Bell estarían restringidos de una manera específica
  17. 17¿Qué han mostrado las pruebas de Bell?
    Resultados incompatibles con las restricciones impuestas por las variables ocultas locales, lo que respalda la mecánica cuántica
  18. 18El estado de un sistema mecanocuántico, matemáticamente
    Un vector perteneciente a un espacio de Hilbert complejo y separable
  19. 19Observables en mecánica cuántica
    Operadores lineales hermíticos (autoadjuntos) que actúan sobre el espacio de Hilbert, y que representan magnitudes físicas como la posición, el momento, la energía y el espín
  20. 20Autoestado
    Estado cuántico que es un autovector de un observable, cuyo autovalor corresponde al valor de ese observable en dicho estado
  21. 21Superposición cuántica
    Situación en la que un estado cuántico es una combinación lineal de autoestados
  22. 22¿Qué ocurre cuando se realiza una medición cuántica?
    El resultado será uno de los autovalores, con una probabilidad dada por la regla de Born, y el estado colapsa al autoestado correspondiente
  23. 23Ecuación de Schrödinger para la evolución temporal
    iℏ(∂|ψ⟩/∂t) = Ĥ|ψ⟩, donde Ĥ es el operador hamiltoniano
  24. 24Hamiltoniano en mecánica cuántica
    El observable correspondiente a la energía total del sistema
  25. 25Constante de Planck reducida ℏ
    Constante fundamental (h/2π) que relaciona la energía con la frecuencia en los sistemas cuánticos
  26. 26¿Es determinista la evolución temporal en mecánica cuántica?
    Sí; dado un estado cuántico inicial, la ecuación de Schrödinger hace una predicción definida del estado en cualquier instante posterior
  27. 27Estados estacionarios
    Funciones de onda (autoestados del hamiltoniano) que producen distribuciones de probabilidad independientes del tiempo
  28. 28¿Qué sistemas cuánticos sencillos tienen solución analítica?
    El oscilador armónico cuántico, la partícula en una caja, el catión de dihidrógeno y el átomo de hidrógeno
  29. 29¿Puede resolverse analíticamente el átomo de helio?
    No; a pesar de tener solo dos electrones, ha resistido todos los intentos de obtener un tratamiento totalmente analítico
  30. 30Teoría de perturbaciones
    Método que emplea los resultados analíticos de modelos sencillos para aproximar soluciones de modelos relacionados pero más complejos

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