A mecânica quântica para não especialistas

Bernhard Joachim Mokross

Carlos Herdeiro

Iago Israel

Neste trabalho, buscamos uma interpretação física para o Efeito Aharonov-Bohm, um dos primeiros e mais famosos casos de fase geométrica na mecânica quântica. Para isso, fazemos uso do formalismo bohmiano da mecânica quântica, para podermos formular uma condição precisa (a saber, que a escala de variação espacial do potencial clássico seja muito maior do que a dimensão característica do pacote de onda) para o limite clássico e argumentarmos que o Efeito Aharonov-Bohm depende da violação dessa condição, o que é possível devido à topologia não simplesmente conexa do espaço base acessível ao elétron. Ademais, utilizamos a mecânica bohmiana para recuperar a mecânica quântica a partir da mecânica clássica via abordagem quasi-newtoniana, demonstrando que o potencial quântico, que é a origem da não-classicidade da mecânica quântica, está latente na estrutura da mecânica clássica. Apresentamos uma interpretação termodinâmica para o potencial quântico bohmiano e qual seria a origem machiana do potencial quântico na validade do Princípio de Mach, para compreendermos mais a fundo as bases da mecânica quântica.

Luis Rodrigo Torres Neves

Resumo: A termodinâmica quântica é um campo de investigação emergente, que ainda não constituiu um arcabouço conceitual unificado, mas já se estabeleceu como uma área de pesquisa dentro da física contemporânea. Apesar do grande número de grupos brasileiros atuantes no ramo, faltam textos em português introduzindo-o para não-especialistas. Este artigo busca ajudar a preencher essa lacuna, tendo como público-alvo professores do ensino médio, graduandos e pós-graduandos em Física, não iniciados na área da termodinâmica quântica; estudantes do nível médio e pessoas em geral com interesse no tema, desde que familiarizadas com linguagem científica. Sem introduzir técnicas nem desenvolver conceitos de forma detalhada, apresentamos, em suas linhas gerais, os objetivos da área da termodinâmica quântica, além de revisar aspectos gerais das principais teorias já estabelecidas sobre as quais a área se sustenta, com indicação de bibliografia para aprofundamento. Palavras-chave: Termodinâmica quântica, Termodinâmica, Mecânica estatística, Mecânica quântica. Abstract: Quantum thermodynamics is an emerging field of investigation which has not yet established a unified conceptual framework but does stand as a research field within contemporary physics. Despite the large number of Brazilian groups working in the subject, there is a lack of texts in Portuguese introducing it to non-experts. This article intends to help fill such gap, aiming at secondary school teachers, undergraduate- and graduate-level students in Physics, uninitiated in the field of quantum thermodynamics; secondary students and generally people interested in the subject, provided they are used to scientific language. While not introducing techniques nor developing concepts in detail, we broadly present the goals of quantum thermodynamics, besides reviewing general features of the main, well-established theories over which the field stands, with the indication of further reading. Keywords: Quantum thermodynamics, Thermodynamics, Statistical mechanics, Quantum mechanics.

Henrique Fleming

Silvio Seno Chibeni