Este video tiene como objetivo el analisis de la naturaleza cuantica del electron. Partiendo de la proposicion fundamentada de Dalton sobre la existencia de atomos se repasa el descubrimiento del electron por Thomson y del nucleo atomico por Rutherford. Se comenta el modelo cuantico de Bohr del atomo y la propuesta de De Broglie sobre el caracter ondulatorio de la materia. Se utiliza un tubo de vacio para poner de manifiesto, mediante difraccion de electrones por grafito, el comportamiento de los electrones como ondas. Se escribe la ecuacion de Schrodinger que permite describir al electron como una onda de probabilidad, que no es sino el reflejo de su naturaleza cuantica. Realizado para el Proyecto de Innovacion Educativa «Las demostraciones experimentales como herramienta docente en todos los grados de ciencias e ingenieria: materiales y usos». Produccio: Centre de Formacio i Qualitat Manuel Sanchis Guarner (www.uv.es/cfq)
Este video tiene como objetivo el analisis de la naturaleza cuantica del electron. Partiendo de la proposicion fundamentada de Dalton sobre la existencia de atomos se repasa el descubrimiento del electron por Thomson y del nucleo atomico por Rutherford. Se comenta el modelo cuantico de Bohr del atomo y la propuesta de De Broglie sobre el caracter ondulatorio de la materia. Se utiliza un tubo de vacio para poner de manifiesto, mediante difraccion de electrones por grafito, el comportamiento de los electrones como ondas. Se escribe la ecuacion de Schrodinger que permite describir al electron como una onda de probabilidad, que no es sino el reflejo de su naturaleza cuantica. Realizado para el Proyecto de Innovacion Educativa «Las demostraciones experimentales como herramienta docente en todos los grados de ciencias e ingenieria: materiales y usos». Produccio: Centre de Formacio i Qualitat Manuel Sanchis Guarner (www.uv.es/cfq)
CUÁNTICA• La visión clásica que tenemos hoy en día de la estructura del áto mo como un diminuto sistema pla netario en el que los electrones orbitan alrededor del núcleo masivo, debemos agradecérsela a Ernest Rutherford y a su modelo de átomo propuesto en 1911.Dos años más tarde.Niels Bolir postuló que el mo mento angular de los electrones de bía estar cuantizado y que éstos sólo podían moverse en ciertas órbitas circulares cuyo radio varía de for ma discreta.Con la llegada de la mecánica cuántica en los años 20, este modelo clásico de electrón fue reemplazado por el concepto mate mático de función de onda: de esta forma, las órbitas electrónicas pasa ron de ser trayectorias lineales a bo rrosas nubes de densidad de proba bilidad.denominadas orbitales.Desde el nacimiento de la mecánica cuántica hasta nuestros días, los modelos atómicos de Rutherford y Bohr han quedado relegados a me ros ejemplos académicos o prime ras aproximaciones, aún a pesar de que las propiedades atómicas y mo leculares más importantes -como el espectro de emisión de los gases, por ejemplo-puedan ser explica das a partir del modelo de Bohr.Desde entonces, la pregunta sobre dónde acaba el mundo clásico y co mienza el mundo cuántico ha acom pañado la investigación y el desa rrollo de la física cuántica.En un trabajo publicado recientemente en la revista Science 307, 1757 (2005) se demuestra que es posible conse guir átomos de Rutherford en el la boratorio, es decir, átomos que se comportan de forma clásica.Para conseguir un átomo de Rutherford es necesario confinar su nube elec trónica en un volumen reducido, ob teniendo de esta manera un electrón "localizado".En mecánica cuánti
El modelo de Bohr fue uno de los logros mas exitosos que propuso una estructura atomica coherente con hechos experimentales para el atomo de Hidrogeno; pero no pudo cubrir todas las expectativas acerca del movimiento de los electrones y es mas, segun este modelo los electrones se encuentran en posiciones fijas y constantes del nucleo atomico y se mueven con velocidades practicamente determinables conjuntamente con la posicion, lo que resulta, finalmente en una descripcion incorrecta del atomo al no considerar un principio fundamental: La Incertidumbre de Heisenberg. Los aportes fundamentales, principalmente propuestos por Bohr, Sommerfeld, Planck, Einstein, Compton y de Broglie fueron los cimientos para asentar el escenario a Schrodinger para proponer la ecuacion base que dio inicio a la Mecanica Ondulatoria o Mecanica Cuantica. Palabras clave: Incertidumbre, Schrodinger, Teoria atomica, Mecanica Ondulatoria.
La intención de este artículo es analizar las posiciones desplegadas por Albert Einstein y Niels Bohr en lo que respecta a su interpretación de la mecánica cuántica. El propósito es mostrar que ambos compartieron, pese a sus diferencias, la búsqueda por alcanzar una descripción objetiva del mundo cuántico. Einstein desde una actitud más crítica hacia la formulación actual de la teoría, mientras que Bohr realizó una enunciación que buscó describir objetivamente los fenómenos cuánticos. Para desarrollar la crítica de Einstein al modelo cuántico, conviene detenernos brevemente en algunas consideraciones sobre su interpretación del conocimiento y la realidad. El creador de la teoría de la relatividad entiende que la realidad existe, que el universo tiene una estructura propiamente cognoscible a partir de la que el hombre puede construir una imagen del mundo que nos lo haga racional. El desarrollo del conocimiento parte para Einstein de la experiencia sensible, a partir de la cual comienza el proceso metafísico de generación de conceptos o categorías. Estos, a diferencia de las categorías kantianas, son una libre creación humana, que nos compromete con una forma particular de interpretar y pensar el mundo. Podemos entonces, desde este desarrollo, derivar las leyes de la naturaleza (EA1-068), generando una teoría física, presentada como "un intento por construir conceptualmente un modelo del mundo real, así como de su estructura regida por leyes” (EA 1-603). La estructura de una teoría es el proceso dinámico en el que participa la razón, que desde su creatividad provee la estructura, y la experiencia, quien solamente juzga la validez de la teoría.
[ES] Hoy en día hay sobradas razones para considerar la teoría cuántica como uno de los mayores éxitos de la física moderna. Después de unos primeros años dificultosos, inaugurados por el descubrimiento del cuanto de acción por Max Planck en 1900, la teoría física cuántica acumula éxitos y consigue describir una cantidad de fenómenos cada vez mayor. No obstante, también es una teoría que desafía a nuestra intuición, pues choca con las nociones más elementales de la física clásica. La validez del formalismo de la mecánica cuántica está fuera de toda duda, pero de este no se desprende inmediatamente una imagen de la realidad microscópica. Esto supone un problema serio, ya que el objetivo de la física es dar una descripción de la realidad, además de permitirnos manipularla. Profundizar en este tema es el motivo principal para hacer este trabajo. Una de las primeras soluciones al problema presentado, y también la más dominante,1 es la interpretación de Copenhague. Se asocian comúnmente a esta físicos como Max Born, Werner Heisenberg y Niels Bohr. Esta interpretación suele entenderse como sinónimo de indeterminismo, el principio de correspondencia de Bohr, la interpretación estadística de la función de onda de Born y la interpretación complementaria de Bohr de ciertos fenómenos atómicos.2 Sin embargo, a día de hoy se dispone de suficiente información para saber que bajo este término se agrupan interpretaciones muy diferentes entre sí.3 A pesar de las divergencias entre los autores mencionados, está ampliamente aceptado que la perspectiva general que comparten tiene su origen en el trabajo de Bohr.4 Así, he centrado el trabajo en su solución al problema de la física cuántica y en su filosofía de la física.
El análisis aborda las interpretaciones modernas de la física cuántica, particularmente la sustitución de la causalidad por modelos estadísticos basados en el azar. Critica la postura de autores como Schrödinger, Born y Heisenberg, quienes atribuyen a fenómenos atómicos una indeterminación esencial, negando así la existencia de leyes naturales fijas. Desde la filosofía escolástica, se argumenta que esta visión omite la causalidad intrínseca del átomo, fundamentada en la teoría hilemórfica, que distingue entre esencia constante y accidentes variables. Se enfatiza que la variabilidad observada en las cargas eléctricas no invalida la determinación interna radicada en la forma sustancial del átomo, sino que refleja propiedades accidentales derivadas de su naturaleza esencial. El texto recupera la doctrina de Suárez y la escolástica para reafirmar la necesidad de leyes naturales en la física matemática, rechazando la reducción de la realidad a meras probabilidades.
El desarrollo de las ideas basicas de la Mecanica Cuantica comenzo a principios del siglo pasado, como consecuencia de una serie de descubrimientos y observaciones que pusieron en evidencia las graves dificultades de la Fisica Clasica para interpretar las propiedades del atomo y sus partes constituyentes asi como las propiedades de la radiacion electromagnetica y su interaccion con la materia. Esos descubrimientos revolucionaron las nociones hasta entonces sustentadas por los fisicos y plantearon una asombrosa cantidad de enigmas, cuya solucion obligo a realizar un profundo replanteo de los fundamentos y conceptos basicos de la Fisica.
El estudio de la Mecanica Cuantica es importante por varias razones. En primer lugar porque pone de manifiesto la metodologia esencial de la Fisica. En segundo lugar porque tuvo un exito formidable ya que permitio dar respuestas validas a casi todos los problemas en los cuales se la ha aplicado. En tercer lugar porque es la herramienta teorica basica para numerosas disciplinas de gran importancia, como la Quimica Fisica, la Fisica Molecular, Atomica y Nuclear, la Fisica de la Materia Condensada y la Fisica de Particulas.