Productos de energía cuántica
Todo empezó cuando en 1990 escribieron sobre un sorprendente fenómeno ondulatorio llamado superoscilación. “Nunca fuimos capaces de decir qué era exactamente lo que nos preocupaba”, dice Popescu, profesor de la Universidad de Bristol. “Desde entonces, cada año volvemos y lo vemos desde un ángulo diferente”.
Finalmente, en diciembre de 2020, el trío publicó un artículo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences en el que se explica cuál es el problema: en los sistemas cuánticos, la superoscilación parece violar la ley de conservación de la energía. Esta ley, que establece que la energía de un sistema aislado nunca cambia, es más que un principio físico fundamental. Ahora se entiende que es una expresión de las simetrías fundamentales del universo, una “parte muy importante del edificio de la física”, dijo Chiara Marletto, física de la Universidad de Oxford.
Los físicos están divididos en cuanto a si la nueva paradoja expone una auténtica violación de la conservación de la energía. Su actitud hacia el problema depende en parte de si los resultados experimentales individuales de la mecánica cuántica deben considerarse seriamente, sin importar lo improbables que puedan ser. La esperanza es que, al esforzarse por resolver el enigma, los investigadores puedan aclarar algunos de los aspectos más sutiles y extraños de la teoría cuántica.
Fórmula del quantum de energía
Mecánica cuánticaLa mecánica cuántica es una rama de la ciencia que se inició a principios del siglo XX, cuando los científicos realizaron ciertas observaciones que no se ajustaban a las predicciones de la física y la química clásicas sobre el comportamiento de los átomos (y sus componentes). A veces se la conoce como “los 30 años que sacudieron la física”,[1] esta revolucionaria teoría condujo a la idea de que la energía debe estar cuantizada. Esto significa que la energía existe en paquetes discretos de valor predeterminado, en lugar de un valor continuo. Un tratamiento adecuado de la mecánica cuántica no sólo va más allá de esta enciclopedia, sino que requiere muchos años de estudio.
La mecánica cuántica interviene en el funcionamiento de las células fotovoltaicas para la energía solar y en el comportamiento de los núcleos para la energía nuclear. El siguiente vídeo ofrece una introducción histórica a la mecánica cuántica de la brillante Physics Girl.
Para más información sobre la mecánica cuántica, un buen lugar para empezar es la hiperfísica para un enfoque de la física. Para un enfoque químico, consulte la wiki de química de la UC Davis. Para conceptos relacionados con la ciencia de la energía, por favor, inténtelo:
Niveles de energía cuántica
Este artículo tiene más de 7 años. La física cuántica suele ser intimidante desde el principio. Es algo extraña y puede parecer contraintuitiva, incluso para los físicos que se ocupan de ella a diario. Pero no es incomprensible. Si estás leyendo algo sobre física cuántica, hay realmente seis conceptos clave sobre ella que debes tener en cuenta. Si lo haces, la física cuántica te resultará mucho más fácil de entender.
Hay muchos lugares donde empezar este tipo de discusión, y este es tan bueno como cualquiera: todo en el universo tiene naturaleza de partícula y de onda, al mismo tiempo. Hay una frase en la duología fantástica de Greg Bear (The Infinity Concerto y The Serpent Mage), en la que un personaje que describe los fundamentos de la magia dice: “Todo son ondas, sin que nada se agite, a ninguna distancia”. Siempre me ha gustado eso como descripción poética de la física cuántica: en el fondo, todo en el universo tiene naturaleza ondulatoria.
Por supuesto, describir los objetos reales como partículas y ondas es necesariamente algo impreciso. Hablando con propiedad, los objetos descritos por la física cuántica no son ni partículas ni ondas, sino una tercera categoría que comparte algunas propiedades de las ondas (una frecuencia y longitud de onda características, cierta dispersión en el espacio) y algunas propiedades de las partículas (son generalmente contables y pueden localizarse hasta cierto punto). Esto lleva a un animado debate dentro de la comunidad educativa de la física sobre si es realmente apropiado hablar de la luz como una partícula en los cursos de introducción a la física; no porque haya ninguna controversia sobre si la luz tiene alguna naturaleza de partícula, sino porque llamar a los fotones “partículas” en lugar de “excitaciones de un campo cuántico” podría llevar a algunos conceptos erróneos de los estudiantes. Tiendo a no estar de acuerdo con esto, porque muchas de las mismas preocupaciones podrían plantearse sobre llamar a los electrones “partículas”, pero es una fuente fiable de conversaciones en el blog.
Qué es un quantum de energía quizlet
Un sistema mecánico cuántico o una partícula que está ligada -es decir, confinada espacialmente- sólo puede adoptar ciertos valores discretos de energía, llamados niveles de energía. Esto contrasta con las partículas clásicas, que pueden tener cualquier cantidad de energía. El término se utiliza habitualmente para los niveles de energía de los electrones de los átomos, iones o moléculas, que están ligados por el campo eléctrico del núcleo, pero también puede referirse a los niveles de energía de los núcleos o a los niveles de energía vibracional o rotacional de las moléculas. Se dice que el espectro energético de un sistema con tales niveles de energía discretos está cuantizado.
En química y física atómica, una capa de electrones, o nivel de energía principal, puede considerarse como la órbita de uno o más electrones alrededor del núcleo de un átomo. La cáscara más cercana al núcleo se denomina “cáscara 1” (también llamada “cáscara K”), seguida de la “cáscara 2” (o “cáscara L”), luego la “cáscara 3” (o “cáscara M”), y así sucesivamente cada vez más lejos del núcleo. Las cáscaras se corresponden con los números cuánticos principales (n = 1, 2, 3, 4…) o se etiquetan alfabéticamente con las letras utilizadas en la notación de rayos X (K, L, M, N…).