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La energía a nivel atómico pasa de una partícula a otra de forma discreta, a diferencia de los cuerpos que son visibles los cuales intercambian energía de forma continua.
En la física cuántica la materia posee una dualidad y puede comportarse como una partícula o como una onda, en la mecánica clásica esto no es así.
Mediante el diagrama de Friedmann es posible conocer la posición y la velocidad de una partícula en un instante, pero con esa información no es posible determinar con respecto a un instante previo o posterior, esto sí es posible en la física clásica en donde conociendo la posición y la velocidad de un cuerpo en un momento dado, es posible saber información sobre su posición y velocidad previos y posteriores.
En la física cuántica el concepto de marcos de referencia no tiene cabida dada la incertidumbre que se tiene con respecto a la posición y velocidad de las partículas en el tiempo.
Cuando una persona sostiene una pelota, la puede lanzar contra una pared y, luego de verla rebotar, incluso puedes señalar el lugar donde cayó. Hasta ahí, nada fuera de nuestra “realidad”.
El electrón, por ejemplo, es entonces onda y partícula a la vez y se describe por una función de onda que tiene una amplitud y una fase. El cuadrado de la función de onda nos da la probabilidad de encontrar el electrón y su fase se puede observar porque produce fenómenos de interferencia. La física cuántica es entonces esencialmente probabilística en contraste con la física clásica que es determinista.
La superconductividad es uno de los pocos fenómenos macroscópicos que están descritos por una función de onda que se extiende por todo el material lo que nos ofrece una oportunidad única para observar las rarezas de la física cuántica a escala humana. La fase de esa función de onda es la clave para el uso de superconductores como los detectores más sensibles del campo magnético (SQUID) con importantes aplicaciones en medicina.
las partículas son también ondas y las ondas son también partículas. La intuición de que las partículas sean también ondas se la debemos a De Broglie que propuso que la velocidad por la masa (denominado momento en física p=mv) de una partícula es inversamente proporcional a la longitud de onda (p=h/λ). El factor proporcional h es la constante de Planck. La hipótesis ondulatoria de las partículas ha sido confirmada numerosas veces en fenómenos de interferencia.
El espín es una magnitud cuántica. Lo sabemos gracias al experimento que los físicos alemanes Otto Stern y Walther Gerlach llevaron a cabo en 1922. Aquella investigación resultó crucial a la hora de afianzar las bases experimentales de la mecánica cuántica y nos ayudó a entender que las partículas tienen propiedades cuánticas. Y que, lo que es aún más sorprendente, cuando medimos esas propiedades las estamos alterando por el mero hecho de observarlas. Pero mejor empecemos por el principio.
El nombre de este fenómeno se debe a Zenón de Elea, un filósofo griego del siglo V a. C. discípulo de Parménides, y fue descrito por primera vez por Alan Turing, el matemático inglés que afianzó las bases de la algoritmia y la inteligencia artificial, entre otros logros por los que ha pasado muy merecidamente a la historia. Turing se dio cuenta de que si observas un estado cuántico retrasas su evolución en el tiempo, de manera que si lo observas un número de veces infinito permanecerá en ese mismo estado indefinidamente. De nuevo estamos ante un fenómeno absolutamente contraintuitivo, que, a pesar de lo extraño que resulta, ha sido probado experimentalmente muchas veces.
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