++ APUNTES: Mecánica cuantica.

Richard Feynman. Una lección de mecánica cuántica en chándal y descalzo 

En estos vídeos un Richard Feynman en forma nos ofrece un pequeño repaso por algunos conceptos de la mecánica cuántica en el Instituto Esalen. 

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MAS SOBRE MECANICA CUANTICA

Diversos conceptos de Mecánica Cuántica recopilados de una manera dispersa. Cuando haya bastantes conceptos espero poder dotar de un cuerpo lógico la entrada:

- PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG. Cuando los libros explican que no se puede observar un experimento sin influir en el resultado, se refieren càsicamente a experimentos que se realizan a nivel subatómico. Cuando se intenta observar una particula,el hecho de observarla significa que un fotón ha de interferir con la particula para que nos transporte la información. En esa interacción, el fotón está modificando las condiciones existentes antes de la colisión, por tanto la información que nos llega está "alterada". El aparato de medida ha de tener pués, un diámetro de acuerdo a la longitud de onda de lo que observa para evitar las distorsiones. Por esta razón un radiotelescopio necesita un diámetro bastante mayor que el objetivo de un telescopio, ya que la longitud de onda de las ondas de radio es bastante mayor. Para eventos de particulas parecía lógico entonces que se utilizara rayos x, con una longitud de onda equivalente a lo que se quiere medir. Aún así por el efecto explicado antes, cuando el fotón nos da la información de la posición de la particula, está variando su dirección. En definitiva, no es posible saber con el mismo grado de ecrteza la posición y la velocidad de una particula, tan sólo la probabilidad de cada una de ellas. Cuanto más afinemos en una de las componentes, más borrosa será la otra. Este principio se traslada también a otras dualidades como por ejemplo tiempo y energia. La consecuencia de ésto es fascinante: supone que el principio de conservación de la energía no tiene porqué cumplirse en esatdo cuántico; un sistema puede "tomar prestada" energía de la nada siempre que se devuelva en breve. Cuanta más energía se tome más rápida ha de ser la devolución.

- LA FUERZA NUCLEAR FUERTE es la que mantiene unidas a protones y neutrones en el núcleo del átomo. Como el nombre indica es una fuerza lo suficientemente grande como para superar la repulsión electromagnética que producen las particulas del mismo signo. El alcance de esta fuerza es muy corto, a una distancia superior a la dimensión del protón ya no supera la repulsión electromagnética y el protón escapa. Esto es así porque parece ser que el comportamiento de estas fuerzas podría ser algo similar a un intercambio de particulas virtuales entre particulas reales. Es decir, según la Mecánica cuantica, las partículas están rodeadas de un enjambre de pariculas virtuales, que "toman prestada" energia para convertirse en reales. Esa energia rápidamente la devuelven y tornan a su estado virtual. Puede suceder que un electrón emita un fotón virtual que es absorvido por otro electrón lo suficientemente cerca (si no lo está no hay tiempo de absorverlo antes que el fotón devuelva la energía al electrón primero y vuelva a su estado virtual). Cuando la absorción sucede el electrón es desviado de su dirección y se produce la repulsión por FUERZA ELECTROMAGNÉTICA. Los neutrones también participan de esta fuerza nuclear fuerte, aportando interacciones y sin aumentar la repulsión electromagnética al no tener carga. Esta es la explicación del porqué cuantos más protones tiene un núcleo más neutrones aparecen para hacerlo estable, ya que la fuerza fuerte tiene tan poco alcance que por sí sola no superaría la electromagnética de todas las partículas del núcleo.

- EL PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI también explica porqué, si un neutrón encuentra un estado de energía más bajo explotando en un protón+electrón+neutrino, no se colapsa en núcleo en estas explosiones. La razón es que, el protón que resultaría cuando el neutrón intenta descomponerse, encuentra su sitio ocupado por los demás protones del núcleo. Al igual que hay niveles energéticos para los electrones, también hay niveles dentro del núcleo. cuando los niveles inferiores están ocupados, una particula adicional ha de situarse en un nivel superior, pero el neutrón no tiene suficiente energía para ello y se mantiene como neutrón en el núcleo contribuyendo a mantenerlo unido.