Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 24 de Enero, 2012, 7:07

Hace un tiempo encontré este video en el post Why are atoms mostly empty space? de @badastronomy.

Divertida presentación de un concepto que se aplica en física cuántica: las ondas estacionarias. Estamos acostumbrados a manejarnos en un ambiente macroscópico, donde todo parece material duro. A escalas cuánticas se descubre que elementos como el electrón no son partículas, sino que exhiben un comportamiento dual, parecen tanto partículas como ondas. Cuando un electron se dispone aldedor del núcleo de un átomo, su onda DEBE adecuarse a una de esas ondas estacionarias (más complicadas que las mostradas en la soga del video). ¿Por qué? Porque esa onda representa (ya llegaremos a eso en mi serie sobre física cuántica) la amplitud de encontrar al electrón en el espacio. Si esa onda de electrón no fuera estacionaria, al estar limitada en el espacio, se superpondría a sí misma de formas que se anularía (como pasa en el video cuando los participantes no logran mantenerse en sincronía, los movimientos de uno terminan anulando a los del otro). Y su amplitud resultante sería 0: no habría electrón. Si ponemos la conservación de energía/materia como principio, podríamos decir que éste evita las ondas que se anulan, y por ende, "favorece" a las estacionarias.

Algo más: uno podría pensar que el electrón podría disponer su onda estacionaria en espacios cada vez más chicos (ejemplo, un planeta podría disponerse en órbitas cada vez más cercanas al sol). Pero ahí interviene el principio de incertidumbre: si el electrón se ubica cada vez más en un espacio más pequeño, podemos decir que decrece la incertidumbre de su posición, pero crece la de su momento, por ende, la incertidumbre de su energía. La "órbita mínima" de un electrón se sitúa en su energía mínima. Si se acercara más al núcleo, crecería la incertidumbre de la energía, alejándose de su mínimo. Es mejor explicarlo con fórmulas concretas. Ya vendrá post detallado.

Tema pendiente:
Deducir el tamaño de un átomo simple
Exponer el "enrollado estacionario" mediante la fórmula Bohr/Sommerfeld (que se descubrió antes de considerar al electrón como onda-partícula y aún antes de la interpretación de la onda como amplitud; se descubrió como forma de explicar la estabilidad del átomo).

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia