La cuántica en cincuenta palabras
¿Qué es el modelo atómico de Bohr?, ¿en qué consiste la decoherencia? Te proponemos un glosario con los principales términos usados en mecánica cuántica.
La física cuántica se basa en principios y leyes que, en ocasiones, están muy alejadas de nuestra comprensión. La dualidad onda-partícula, el efecto túnel, la criptografía cuántica y el espín son algunos ejemplos.
En este artículo hacemos una revisión de los cincuenta términos, leyes, principios e incluso nombres de científicos que son básicos para entender el vocabulario de la física cuántica. ¿Estás preparado para convertirte en un experto en física cuántica?
1. Acelerador de partículas
Máquina para acelerar partículas y obtener información sobre ellas a partir de colisiones. El más grande del mundo es el CERN.
Una sección del túnel del LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo. Foto: Maximilien Brice (CERN)
2. Alain Aspect
Físico galardonado, en 2022, con el Premio Nobel de Física «por sus experimentos con fotones entrelazados, demostrando la violación de las desigualdades de Bell y convirtiéndose en pioneros de la ciencia de la información cuántica».
3. Anton Zeilinger
Físico galardonado, en 2022, con el Premio Nobel de Física «por sus experimentos con fotones entrelazados, demostrando la violación de las desigualdades de Bell y convirtiéndose en pioneros de la ciencia de la información cuántica».
4. Benjamin Shumacher
Físico estadounidense que descubrió un modo de interpretar los estados cuánticos como información.
5. Bohr
Físico danés que elaboró el primer modelo atómico basado en conceptos cuánticos.
6. Born
Físico alemán que elaboró, junto con Jordan, la formulación matricial de la mecánica cuántica.
7. Bosón
Un tipo básico de partículas elementales.
El bosón de Higgs se comporta como una partícula más, como si su vacío tuviera asignado una energía cero. Créditos: koto_feja
8. Computación cuántica
Es una computación diferente a la tradicional, asentada en los principios de superposición de la materia y del entrelazamiento cuántico.
9. Condensado de Bose-Einstei
Es un estado de agregación de la materia formado por un tipo de partículas llamadas bosones. Se encuentran a una temperatura cercana al cero absoluto y se trata de un fenómeno cuántico, sin equivalente clásico.
10. Constante de Planck
Es una constante propia del mundo cuántico.
11. Criptografía cuántica
Es un tipo de criptografía que utiliza los principios de la física cuántica para crear un mensaje indescifrable para todos menos para el receptor previsto.
Criptografía.
12. Cuántica
Es la rama de la física que estudia la naturaleza a escalas pequeñas comparadas con la constante de Planck, normalmente a nivel molecular e inferior a este. La base es que algunas magnitudes, como la energía, solo pueden darse de forma discreta. A pesar de la escala, tiene efectos macroscópicos observables.
13. Cúbit
Son sistemas cuánticos de dos niveles que existen en un estado de superposición de los valores 0 y 1, y solo manifiestan uno u otro a través del acto de la medida.
14. De Broglie
Físico francés que fue galardonado en 1929 con el Premio Nobel de Física por su descubrimiento de la naturaleza ondulatoria del electrón. Es la conocida hipótesis De Broglie.
15. Decoherencia cuántica
Es la forma de expresar el hecho de que un estado cuántico entrelazado puede dar lugar a un estado físico clásico no entrelazado.
16. Ecuación de Schrödinger
Es una ecuación que sirve para conocer el estado de una partícula subatómica.
Erwin Schrödinger. Créditos: getty
17. Efecto Compton
Describe el cambio en la dirección de los fotones después de colisionar con partículas cargadas, como electrones.
18. Efecto de Casimir
Es la fuerza del vacío que aparece entre dos placas metálicas separadas una distancia pequeña comparada con el tamaño de dichas placas.
19. Efecto Josephson
Para medir de forma sensible ciertos campos magnéticos, se utilizan circuitos formados por dos o más superconductores separados por un material no superconductor en los que se produce una supercorriente (los pares de Cooper atraviesan el material no superconductor por efecto túnel) que es muy sensible a la presencia de campos magnéticos.
20. Einstein
Físico alemán que usó el concepto de fotón para explicar el efecto fotoeléctrico. Por ello, ganó el Nobel en 1921.
21. Entrelazamiento cuántico
Esta expresión fue creada por Erwin Schrödinger y pone de manifiesto que dos o más objetos pueden estar conectados de manera que un lado no pueda ser observado sin que el otro sea afectado por dicha observación.
El entrelazamiento no es otra cosa que correlaciones que se dan entre sistemas físicos que se nos antojan independientes y que pueden estar muy alejados el uno del otro. Créditos: Veronika Surovtseva
22. Esfera de Bloch
Hace referencia al físico suizo Felix Bloch y es una representación geométrica del espacio de estados de un sistema cuántico de dos niveles.
23. Espectro
Es el modo en que se distribuye la intensidad de una radiación de acuerdo con alguna magnitud, tal como la longitud de onda o la energía.
24. Fluctuación cuántica
Es el cambio temporal de la cantidad de energía de un punto del espacio, lo que permite la aparición de pares de partículas-antipartículas virtuales.
25. Fotón
Cuanto de luz.
26. Función de onda
Es una forma de representar el estado físico de una partícula o un sistema de partículas.
27. Gato de Schrödinger
Es un experimento mental descrito como una paradoja por el físico del mismo nombre. Un gato en una caja puede estar vivo o muerto, pero no lo sabemos hasta abrir la caja, pues en el momento de la apertura la función de onda colapsa
y toma un valor determinado.
28. Heisemberg
Físico alemán conocido por formular el principio de incertidumbre.
29. Interpretación de Copenhague
Es la interpretación de la mecánica cuántica tradicional, formulada en 1927 por Bohr, junto a Born y Heisemberg.
30. John Clauser
Físico galardonado, este 2022, con el Premio Nobel de Física «por sus experimentos con fotones entrelazados, demostrando la violación de las desigualdades de Bell y convirtiéndose en pioneros de la ciencia de la información cuántica».
31. Jordan
Físico alemán que elaboró, junto con Born, la formulación matricial de la mecánica cuántica.
32. Láser
Acrónimo del inglés: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Es un haz unidireccional y monocromático cuyas ondas están en coherencia de fase.
Eh haz de la luz láser debe su poder a lo más íntimo de la materia, los átomos. Créditos: Autor-Designer
33. Matriz
Es un objeto matemático en el que se ordenan una serie de números en filas y columnas. Se usa para la formulación matricial de la mecánica cuántica.
34. Mecánica
Es la rama de la física que estudia el movimiento y reposo de los cuerpos bajo la acción de fuerzas.
35. Neumann
Matemático austrohúngaro que dio pasos clave en la unificación de la mecánica cuántica matricial y ondulatoria.
36. Notación bra-ket
Es la notación estándar para describir estados cuánticos. Bracket significa «paréntesis angular en inglés».
37. Observable
Son objetos matemáticos que sirven par representar cosas medibles.
38. Paradoja EPR
La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen es un experimento mental ideado por los científicos que dan nombre a dicho experimento. Sugiere que una información puede transmitirse instantáneamente de una parte a otra del universo.
39. Pares de Cooper
Es una pareja de electrones que están ligados debido a que en el estado superconductor ambas partículas se comportan como si se atrajeran, a pesar de tener cargas del mismo signo.
40. Pauli
Físico austríaco que enunció el principio de exclusión.
41. Planck
Físico alemán que introdujo el concepto de cuanto de energía y la constante que recibe su nombre. Recibió el Premio Nobel en 1918.
La constante de Planck juega un papel crucial en la mecánica cuántica. Créditos: Photoenthusiast82
42. Postulados
Es un principio que se admite como cierto sin necesidad de ser demostrado y que sirve como base de razonamientos superiores.
43. Principio de exclusión
Este principio dice que dos electrones dentro de un átomo no pueden tener idénticos números cuánticos.
44. Principio de incertidumbre
También llamado principio de indeterminación, afirma que no se puede conocer al mismo tiempo y con precisión absoluta ciertos pares de variables físicas, como puede ser la posición y el momento lineal o la energía y el instante de tiempo.
45. Schrödinger
Físico alemán que introdujo la ecuación de onda para el electrón dentro del átomo. Gracias a esta ecuación tenemos el modelo de orbitales.
46. Superconductor
Son materiales que tienen dos propiedades: su resistencia al paso de la corriente eléctrica se anula (y no se pierde energía en forma de calor en el transporte de electricidad) y expulsan los campos magnéticos (son materiales diamagnéticos perfectos). Esta segunda característica distingue un superconductor de un conductor perfecto.
47. Superposición cuántica
Consideremos un sistema cuántico, como un electrón u otro sistema que obedezca las leyes de la física cuántica. Supongamos que dicho sistema tiene cierta magnitud que podemos medir experimentalmente. Según la interpretación de Copenhague, hasta que no midamos dicha magnitud, su valor no estará determinado. Es más, el sistema se encontrará en todos sus posibles estados de forma simultánea hasta que lo observemos y midamos esa propiedad. A esa situación previa a la medida, en la que el sistema existe simultáneamente en estados en principio excluyentes entre sí, se la conoce como superposición.
48. Teorema de Bell
También llamado desigualdades de Bell, se aplica en mecánica cuántica para cuantificar matemáticamente las implicaciones planteadas teóricamente en la paradoja EPR.
49. Teorema de no clonación
Este teorema declara la imposibilidad de crear una copia idéntica de un estado cuántico desconocido arbitrario.
50. Vacío cuántico
Es el estado cuántico de menor energía posible. No está realmente vacío, sino que contiene ondas electromagnéticas y partículas que saltan dentro y fuera de la existencia.
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Este artículo fue originalmente publicado en una edición impresa de Muy Interesante.
