Ondas/Partículas de luz (f. cuántica)

Es todo un tema el de la Fisica cuantica, aca te dejo info que te explica:


En 1690 Huygens propuso que la luz se transmite en ondas esféricas que se propagan a partir de una fuente luminosa. Newton rechazó la teoría ondulatoria y en 1704 propuso que la luz estaba compuesta por partículas diminutas. Un siglo después otro físico, Thomas Young, inclinó la balanza a favor de Huygens probando que la luz poseía ciertas propiedades que sólo era posible asociar con una onda. Esto era así debido a que la luz en un famoso experimento conocido como el experimento de las dos ranuras, producía interferencia, y para los físicos, cuando dos fenómenos interfieren entre sí se dice que se propagan en el espacio como una onda. ¿Cómo fue esto?, Young colocó una pequeña fuente luminosa que proyectaba su luz a través de dos delgadas ranuras practicadas en un trozo de material opaco. Esta luz luego de pasar por las ranuras, se proyectaba en una pantalla. Young comprobó que en lugar de haber dos franjas de luz en la pantalla, como debería ocurrir si la luz fueran partículas que viajan en línea recta, había una serie de franjas brillantes y oscuras de diferentes intensidades. Su conclusión fue que este era un patrón de interferencia que solo se explica por el supuesto de que la luz que pasa por las ranuras tiene características ondulatorias. Esta versión se aceptó y duró otros cien años, hasta que aparecieron dos fenómenos que no se podían explicar con los conceptos de la física clásica, el primero consistió en el problema de la radiación del cuerpo negro, fenómeno estudiado por Planck, mientras que el segundo era el llamado efecto fotoeléctrico, fenómeno estudiado por Einstein, donde este propone nuevamente el concepto de la luz como compuesta por partículas. Mas delante otro físico, Louis de Broglie planteó el enigma siguiente: si así como las ondas podían comportarse como partículas (la luz), ¿podría ser que las partículas (los electrones) se comportaran como ondas?. Hizo un bosquejo matemático de este fenómeno que más tarde fue comprobado experimentalmente. Se comprobó entonces que el universo estaba compuesto por entidades cuánticas que a veces podían comportarse como ondas y a veces como partículas. Esto era realmente asombroso al menos para los físicos. Uno de ellos, Heisenberg, solía preguntarse después de discutir largamente con Bohr:

Para resolver la aparente paradoja de la dualidad onda / partícula del universo, algunos físicos (nótese el ingenio y la audacia para proponer algo tirado de los pelos) sugirieron que tal vez no deba pensarse que la materia está formada por ondas de materia, sino más exactamente, como ondas de probabilidad (ver el capítulo de ondas). Esto de las ondas cuánticas como ondas de probabilidad es realmente un concepto tortuoso y que el entendimiento a mi entender sólo lo acepta por acostumbramiento cuando ha escuchado y leído mucho al respecto. Este concepto significa que lo que pasa a través de las ranuras en el experimento de las dos ranuras es una onda de probabilidades. La ecuación que describe como una onda cuántica se mueve- la ecuación de Schrödinger- no describe una onda material, sino que lo que realmente describe matemáticamente es la probabilidad de encontrar el fotón o el electrón (la entidad cuántica) en un lugar definido. Sobre este cuadro pintado a partir de los estudios del físico Max Born, cualquiera de estas entidades cuánticas mientras no sean observadas, literalmente no existen con la forma o identidad de una partícula. Hay una cierta probabilidad de encontrarla aquí u otra probabilidad de encontrarla mas allá, y en principio podría estar en cualquier parte del universo, por supuesto con diferente probabilidad de que esto así ocurra. Algunas ubicaciones son mucho más probables que otras de allí como veremos que cuando marcan la placa fotográfica, existirán líneas de mayor impacto, lo que indica mayor probabilidad y otras de menor impacto o probabilidad. Esta característica permite explicarnos el efecto túnel; una “partícula” parece pasar a través de una barrera de potencial simplemente porqué su función de onda le asigna una cierta probabilidad de que exista del otro lado de dicha barrera, por eso se da esa percepción de que la “partícula” se desvanece desde el lado de la barrera donde fue lanzada y aparece del otro lado de la barrera “como si” hubiera un túnel en la misma.

Esto que llegó a ser una de las interpretaciones más aceptables de la física cuántica, trajo consigo consecuencias perturbadoras para nuestra comprensión de la realidad.

Por ejemplo, en el experimento de la doble ranura, las bandas de interferencia producidas por los fotones al pasar por las ranuras revelan claramente la naturaleza ondulatoria de la luz. Sin embargo, si la pantalla opaca contra la cual se proyectan los haces de luz, es sustituida por una placa fotográfica, cada fotón que incide en ella deja sólo un punto donde hizo impacto, lo cual revela que el fotón posee una índole que lo asemeja a una partícula. ¿Qué pasaría si pudiéramos dejar pasar de a un fotón por vez?. Bien esto se logró y cada fotón dejaba una marca en la placa fotográfica mostrando su identidad como partículas, pero a medida que van pasando mas y mas fotones las marcas de los impactos en la placa fotográfica, dibujan el patrón de interferencia de las ondas, es decir cada fotón que se dirige hacia la doble ranura elige un camino diferente. Si de repente se tapa una ranura, entonces el patrón de interferencia deja de producirse. ¿Cómo sabe éste o aquél fotón cuando la segunda ranura está descubierta y cuando no? Si cada fotón pasa por una sola ranura, ¿cómo conoce la situación en que se encuentra la otra ranura y por lo tanto el tipo de figura que debe construirse en la placa fotográfica? La respuesta que da la física cuántica es asombrosa, profunda y rara diría yo. Dice que cada fotón, de alguna manera, pasa por ambas ranuras al mismo tiempo y en consecuencia es portador de alguna suerte de conocimiento de la situación en que están ambas ranuras en el momento en que incide en la placa fotográfica. Es decir cuando el fotón está en tránsito no existe como un único objeto. Durante esa fase parece capaz de manifestarse como varias contrafiguras probabilísticas de sí mismo y explora todos los senderos que se le abren simultáneamente y que le están permitidos. Sólo al llegar a la placa vuelve a su estado de partícula solitaria. Este experimento resulta similar con electrones y otras entidades cuánticas que tienen la facultad de existir simultáneamente en varios estados probables distintos. Esta es la razón por la cual los físicos hablan de las fases ondulatorias de esas partículas no como ondas materiales sino como ondas cuánticas de probabilidad. Esta capacidad de las partículas subatómicas para existir en mas de un lugar al mismo tiempo plantea algunas cuestiones profundas. Una involucra una controversia respecto del observador, ¿cuál es el rol que desempeña el observador humano en todo esto? En virtud del principio de incertidumbre por el cual no tiene sentido hablar de la trayectoria de una partícula en el espacio, y la capacidad de la misma de estar en mas de un sitio al mismo tiempo, parece carente de sentido pensar que dicha partícula sea algo real si no existe un observador humano. Antes de que el fotón del experimento haya dejado su marca en la placa fotográfica (cuando hacemos la observación), lo mas que podemos decir de él, es que se asemeja a un fantasma y parece existir al mismo tiempo en todos sus trayectos posibles. Otra pregunta es la siguiente: si los bloques de construcción subatómicos de los objetos materiales no poseen las características de los objetos materiales, ¿qué grado de realidad tiene el mundo en qué vivimos?, ¿Mediante qué extraños procedimientos permite la naturaleza que la aparente solidez del mundo se desintegre en la fantasmal y esquizofrénica multiplicidad de probabilidades que constituyen el mundo subatómico?

Este experimento de la doble ranura que permitió deducir la doble identidad de determinadas entidades cuánticas, no solo fue realizado con fotones, sino también con electrones y más tarde con átomos que hasta ahora siempre fueron reconocidos en su acepción como partículas fundamentales a partir de las cuales todo nuestro mundo real está construido. Ahora bien si estas se comportan como ondas-partículas, ¿dónde se encuentra la línea divisoria entre el mundo de la física cuántica y el mundo de la física clásica?, ¿Dónde los objetos pierden su condición de ondas para comportarse como nuestro sentido común nos indica como partículas? .

FUENTE:http://www.geocities.com/fisica_que/Incertidumbre.html

Saludos

El artículo está muy completo...

Hago unos comentarios:
Los elementos cuánticos se comportan como partículas cuando interaccionan con la materia: es el caso del "efecto fotoeléctrico" (cuando la luz incide sobre una superficie metálica, la superficie emite electrones), por cuya formulación, Einstein recibió el Premio Nobel en 1921. Hasta entonces, y debido al experimento de doble ranura de Young, se consideraba que la luz se comportaba como ondas. Einstein formuló que "quanta de luz" al chocar con el metal le arrancaban electrones (la noción de quanta se la tomó a Plank y en esto fue un gran visionario); a los quanta de luz se los llamó posteriormente fotones. Einstein no objetó el comportamiento de onda, que para él estaba suficientemente comprobado, pero obvió este hecho y se concentró en los casos en que la característica ondulatoria de la luz fracasaba.
De esta forma, quedó establecida la naturaleza de onda-partícula de la luz. Aunque Einstein fue un poco más lejos: atribuyó este comportamiento a todas las vibraciones electromagnéticas. :o

Por cuanto el comportamiento como onda... efectivamente se trata de una onda de probabilidad: allí donde la onda tiene su cresta, es donde más probabilidades tenemos de encontrar una partícula (y esto, por supuesto, no significa que la partícula esté allí). Pero hasta que no la medimos, la misma se encuentra en un estado fantasmal. Sólo interceptándola con polarizadores o placas fotográficas, o un contador de partículas, etc, lograremos hacer "colapsar la onda" y sabremos efectivamente alguna de sus propiedades (alguna y sólo una, debido al Principio de Incertidumbre), como localización, velocidad, spin, etc.

Por cuanto no vemos los objetos macroscópicos comportarse de manera "cuántica", Bohr explica que todos los fenómenos de la Teoría se refieren a comportamientos del mundo subatómico, que se hacen completamente inapreciables a escalas mayores. Aunque algunos se animaron a ir más lejos: es el caso del gato de Schrödinger, que quiere significar que el hecho de "mirar" o "medir" por parte del observador, altera el estado cuántico (fantasmal de la materia), y lo hace "real". Vale decir que esta posición extrema de la Escuela de Copenhague no fue apoyada por muchos físicos, ni aún por Bohr. :o

Saludos!

Mil gracias a los dos!!! Muy interesante y era lo q necesitaba

Y ya q hablamos de Bohr y compañia.. a los q les interesa el tema vayan a ver al teatro San Martín, Copenhague, yo la vi y me gustó muuuuucho (no sé si sigue estando, creo q sí)

¿Uh?

Y yo en la Luna, como siempre... Ojalá la estén dando todavía...:o

Gracias por el dato!

Hay una cosa q no entendí.. como es, una partícula está en dos lugares al mismo tiempo o no se puede calcular el lugar exacto en el q está y podría estar en cualquiera de los dos? Porq si es una sola la q está en dos lugares al mismo tiempo.. etnonces son dos distintas

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La obra Copenhague la habían estado dando un montón de tiempo y después la sacaron (cumplió su ciclo) pero la volvieron a poner hace unos mesessss

Juas! ¡Mirá la pregunta hacés...!:Nono, se trata de la misma partícula...:o

Todo se circunscribe a un mismo experimento: el de doble ranura...
Lo que cambia es la fuente productora de las bandas de interferencia (con lo cual queda demostrada la teoría ondulatoria de la luz y demás radiaciones electromagnéticas).

Ahora bien, el despelote surge, cuando lo que hacemos atravesar por las ranuras son partículas (electrones pej) individuales...y en vez de colocar una pantalla opaca, colocamos una placa fotográfica para revelar el impacto de dichas partículas individuales (comportamiento de partícula). Pensemos en algo más gráfico: ¿qué pasaría si un soldado disparara una ametralladora contra una placa de metal con dos ranuras y detrás hubiera una pared de ladrillos? Las balas impactarían en la pared, dejando dos bandas verticales de agujeros... Dado que los electrones son partículas, ¿sucede lo mismo con el experimento de doble ranura?

Bueh... supongamos que logramos disminuir la intensidad de un haz de electrones hasta lograr que éstos pasen uno a uno por las ranuras... e impactan en la placa fotográfica. Al cabo de cierto tiempo, tendremos varias placas impactadas, cada una de las cuales contiene un único punto de luz correspondiente al lugar donde cada electrón ha provocado un destello en la misma.
¿Cómo se distribuyen los electrones por la pantalla? Superponiendo las placas obtenidas veremos el dibujo que forman todos los puntos.
Lo asombroso es que el dibujo es ¡el mismo que obteníamos cuando disparamos un gran número de electrones o fotones en el caso de una fuente luminosad!. :angustiad
Es evidente que el fenómeno de interferencia se sigue presentando en base a electrones individuales. Y lo que es peor: si diéramos la orden a distintos laboratorios para que cada uno de ellos obtuviera una placa con un impacto individual, al superponerlas:¡obtendríamos el mismo esquema de interferencia!:eek:

Bien... ahora cabe preguntarse: ¿cómo saben los electrones el camino que los demás van a tomar, tratándose de imágenes tomadas en lugares distantes (en el ejemplo de los distintos laboratorios)?


Y acá hago un parate; hay que hacer un comentario obligado: lo que atraviesa la ranura es la onda probabilística de la partícula en cuestión... y lo que logra impactar la pantalla (lo que interacciona con la materia), es la partícula... :eek:
Si leés atentamente el primer párrafo, te darás cuenta que la interferencia es provocada por las 2 ranuras, que son las que hacen que ondas desfazadas en sus valles y crestas interfieran entre ellas, de la misma forma que se forman ondas contrastadas cuando tiramos dos piedras en un lago, p.ej.

¿Qué pasa si bloqueamos una de las ranuras? La interferencia desaparece. Pero... ¿cómo se enteró la partícula individual que atraviesa la única ranura, que la otra ha sido tapada o no? Aparentemente la ranura por donde no pasa el electrón ( y que dado el tamaño del mismo, se halla a considerable distancia), tiene tanta influencia sobre el posterior comportamiento del electrón como la ranura por la que en realidad pasa. :triste:

Todo esto equivale a decir: que la incertidumbre formulada por Heinsenberg, es inherente al mismo electrón... es decir, el principio de incertidumbre impide al electrón tener una trayectoria definida, y debemos concluir que los trayectos potenciales de la partícula pasan por ambas ranuras de la pantalla y que las trayectorias que no siguen continúan influyendo en el comportamiento de la trayectoria real. Quizás ahora sea más fácil entender por qué se habla de ondas probabilísticas. La interferencia que se observa al atravesar las dos ranuras no puede ser provocada por una interferencia de muchos electrones distintos, sino desaparecería al hacer atravesar electrones individuales. Se trata de una interferencia probabilística. Dado el principio de incertidumbre inherente a la posición y movimiento (o momento) que da lugar al comportamiento ondulatorio de la partícula, no podemos predecir dónde impactará un electrón, pero algo puede decirse sobre el conjunto de ellos por medio de cálculos estadísticos.
Esto comportamiento demuestra por qué los electrones no se desploman sobre los núcleos atómicos: sus ondas probabilísticas se mantienen vibrando alrededor del núcleo de manera uniforme y sólo pueden presentarse en determinadas órbitas fijas. Si no fuera así, si la perturbación ondulatoria no encaja adecuadamente, con crestas y valles en su debida relación, acabaría anulándose en la nada: habría una probabilidad 0 (ninguna), de encontrar un electrón.:o

Y ya me cansé. :triste:

Espero que te sirva de algo.:o

Saludos!

Cobet, gracias de nuevo

Pero sigo sin entender lo de la ubicuidad de las partículas.. Si es q lo explicaste en este mensaje, entonces no lo entendí, pero creo haber entendido todo

"La ranura por donde NO pasa el electrón".. ahí mismo dice q el electrón sólo pasa por una de las dos ranuras.. dónde esta la partícula doble? Está pasando por una sola ranura y dejará UN SOLO punto en la placa fotográfica.. por qué está en dos lugares entonces?

Pero si siempre forman el mismo esquema.. la trayectoria es definida, por qué no?

Nop, no lo entendiste... pero se trata, precisamente de lo más intrincado de la Teoría cuántica. No te preocupes...:o

Volvemos a mi respuesta:
"lo que atraviesa la ranura es la onda probabilística de la partícula en cuestión... y lo que logra impactar la pantalla (lo que interacciona con la materia), es la partícula...
Esto es lo difícil de entender... pero precisamente, es la base de toda la Teoría, y lo que dio lugar a todos los intentos de explicación de la misma por los físicos de la interpretación de Copenhague...
Tenés que intentar imaginar, que las partículas subatómicas no son como las balas de la ametralladora. Sólo tienen algún punto en común en el momento de hacer impacto en la placa, es decir, en el momento de interactuar con la materia. Metéte esto último en la cabeza. Las partículas no tienen entidad definida hasta que interaccionan con la materia. Si esto no ocurre, pues entonces se hallan en una especie de nebulosa inmaterial, por lo cual se hace totalmente imposible saber dónde se encuentra o cómo se está moviendo. Uno puede medir estas propiedades, pero también, (y nuevamente), al hacerlas interactuar con un aparato de medida o al interponerles otra partícula (un núcleo atómico, un protón, un neutrón, etc), un contador Geiger, etc.
Hete aquí la razón por la cual, no sabemos ni por cuál ranura pasa, (en el caso de las 2 ranuras), ni dónde va a impactar. Podemos hacer un cálculo estadístico, pero este cálculo sólo nos informa acerca de la probabilidad de que la partícula esté en determinado lugar o bien se esté moviendo de determinada manera. Es como si el electrón citado hiciera todas las trayectorias posibles que lo conducen al punto de impacto, pero hecho el cálculo, podemos enterarnos de cuál de ellos es el que más probablemente recorra, o bien dónde es más probable que se encuentre en un momento dado (principio de incertidumbre). Por ello, uno tiene que hacerse la representación mental de que lo que atraviesa las ranuras es la onda probabilística de la partícula... Imaginate una nube (de probabilidad), inmaterial que las atraviesa a las dos, y que colapsa en partícula sólo al impactar en la placa fotográfica... Es por esto que al bombardear con electrones individuales la pantalla con las 2 ranuras, el fenómeno de interferencia vuelve a repetirse como si lo hiciéramos con un haz de electrones... La interferencia, como te dije en el post anterior está relacionada con la existencia de las 2 ranuras, porque el electrón interacciona con las dos...


No, es lo mismo que lo anterior,no podemos hablar de trayectorias definidas. En el mundo subatómico las cosas no se desenvuelven como en el mundo que vivimos. Los elementos cuánticos se comportan de forma dual: como onda-partícula.

Te dejo un link con otro thread, que puede ayudarte a comprender: mientras más leas, más probabilidades tenés de hacerte una representación mental de estos hechos... (jajaja!)

¿Es real la realidad?

Suerte!

nu la verdad que lo mataron al pibe no entiendo nada!

Se de lo que hablan porque lo vi en otra parte pero de ahi no entendi nada

ya te dije que te quedan bien las estrellitas??

ajaja saludos a todos!