La física cuántica es la rama de la ciencia encargada de estudiar el comportamiento de la materia y la energía a escalas atómica y subatómica. Es decir que su objeto de estudio son los elementos más pequeños del mundo, a diferencia de la física clásica, que describe el mundo macroscópico.
Pero la principal característica de la física cuántica es que rompe con la intuición ya que responde a reglas diferentes de las que rigen el mundo macroscópico conocido. De esta manera, trata de explicar lo inexplicable sobre elementos que son imposibles de percibir a simple vista.
Estas “leyes” son la base de tecnologías realmente revolucionarias, como la computación, la criptografía y la medicina cuánticas.
Son conceptos que invitan a cuestionar las ideas preconcebidas sobre la realidad y a explorar las infinitas posibilidades del mundo subatómico.
Cabe destacar que en poco más de un siglo, la física cuántica permite que algunas computadoras sean capaces de realizar cálculos más complejos a una velocidad mucho mayor que la computación clásica y resolver problemas imposibles para otros sistemas, explica un artículo de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR).
En electrónica, los transistores son los componentes fundamentales en los dispositivos y utilizan la física cuántica para su funcionamiento, al igual que los diodos, disponibles en dispositivos como los lectores de CD o la fibra óptica.
Por otra parte, en criptografía, mediante la mecánica cuántica se puede garantizar en mayor medida la seguridad de las comunicaciones desarrollando claves imposibles de interceptar.
La física cuántica también resulta de utilidad para las resonancias magnéticas (RM) y el análisis de estructuras moleculares.
Aunque no existe un consenso absoluto sobre cuáles son las siete leyes definitivas de la física cuántica, es posible destacar conceptos fundamentales que capturan la esencia de esta disciplina.
1) Principio de superposición. Una partícula puede existir en múltiples estados simultáneamente. Así, un electrón puede ser una onda y una partícula al mismo tiempo, hasta que se mide y elige un estado definitivo.
2) Principio de incertidumbre de Heisenberg. Afirma que es imposible conocer con precisión absoluta la posición y la energía de una partícula al mismo tiempo. Cuanto más sepamos de una, menos sabremos de la otra.
3) Entrelazamiento cuántico. Dos partículas pueden estar tan conectadas que el estado de una afecta instantáneamente el estado de la otra, sin importar la distancia que las separe. Albert Einstein lo llamó “acción espeluznante a distancia”.
4) Cuantización de la energía. La energía no es continua, sino que se presenta en paquetes discretos llamados cuantos. Un electrón solo puede saltar entre niveles de energía específicos.
5) Dualidad onda-partícula. Las partículas subatómicas, como electrones y fotones, se comportan como ondas y partículas, según el experimento.
6) Principio de exclusión de Pauli. Dos fermiones, partículas como electrones y protones, no pueden ocupar el mismo estado cuántico simultáneamente. Esto explica la estructura de los átomos y la tabla periódica.
7) Efecto de túnel cuántico. Una partícula puede atravesar una barrera de potencial, incluso si no tiene suficiente energía para hacerlo. Es como si pudiera “teletransportarse” a través de la barrera.
Hay siete leyes que capturan la esencia de esta disciplina. Foto: Shutterstock.
Plantea conceptos que invitan a cuestionar las ideas preconcebidas sobre la realidad.
