Importancia de la Mecánica Cuántica en la actualidad

¿Alguna vez te has preguntado qué es la mecánica cuántica y cómo se aplica en el mundo real? Como personas comunes y corrientes fuera de la ciencia, estamos acostumbrados a ver el mundo con nuestro ojo, el cual es incapaz de percibir lo que realmente hay a nivel microscópico. 

Para poder observar el mundo a nivel microscópico, necesitamos la asistencia de un microscopio o alguna otra tecnología para detectar el comportamiento de la parte más pequeña de la materia, el átomo. 

En el mundo de la ciencia, la mecánica cuántica describe la naturaleza de las partículas que componen la materia. Se refiere a partículas subatómicas como electrones, neutrones, protones, quarks, etc. Estamos hechos de materia, por lo tanto, de partículas. 

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Pioneros de la mecánica cuántica

La mecánica cuántica se rige por leyes físicas creadas en el siglo XX por científicos como Heisenberg, Bohr, Pauli, Einstein, Schrödinger, de Broglie intentaron explicar a través de sus investigaciones y experimentos. 

La física mecánica cuántica sentó sus bases con la estancia de Heisenberg en la isla de Heligoland, Alemania, donde pudo calcular la matriz de números. A mediados de la década de 1920, la mecánica cuántica comenzó con la incertidumbre de Heisenberg y la función de onda de Born.

La teoría mecánica cuántica fue una creación de muchas personas, pero Bohr fue el padrino, el hombre al que todos admiraban. Fue Bohr quien primero aplicó la noción de discontinuidad dentro del átomo. Fue Bohr quien explicó el comportamiento del átomo más simple, el hidrógeno. Más aún, fue Bohr quien tuvo una obsesión casi demoníaca con las verdades de la teoría cuántica y la difusión de sus principios fundamentales a los jóvenes científicos. 

Él fue quien le dijo a Einstein: “Oye, Albert, mira, ¡Dios realmente juega a los dados!”. De cualquier manera, Albert Einstein argumentó que hay un mundo determinista que se encuentra debajo de la teoría cuántica; Bohr, por otro lado, apoyó la idea de que la teoría cuántica es completa y que el mundo cuántico es innegablemente probabilístico.

¿Qué estudia la física mecánica cuántica?

La física mecánica cuántica se caracteriza por cosas simples como la forma en que la posición o el momento de una sola partícula o un grupo de unas pocas partículas cambia con el tiempo. En el caso de velocidades altas, cercanas a la de la luz, se necesitan apoyos como la teoría de la relatividad de Albert Einstein. 

Varias teorías de la física mecánica cuántica de campos se ocupan de las fuerzas fundamentales a través de las cuales interactúa la materia: el electromagnetismo, que explica cómo se mantienen unidos los átomos; la fuerza nuclear fuerte, que explica la estabilidad del núcleo en el corazón del átomo; y la fuerza nuclear débil que explica por qué algunos átomos se desintegran radiactivamente. 

En los últimos años, se han realizado estudios teóricos y experimentales para combinar todas estas fuerzas para llegar a la ecuación de Dios, una sola ecuación simple que puede describir la naturaleza tal como está hecha. Estamos hablando del modelo estándar. Un ejemplo es el descubrimiento del bosón de Higgs, la partícula que explica por qué otras partículas tienen masa.

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¿Cuáles son las aplicaciones de la mecánica cuántica?

Se puede decir que las aplicaciones de la mecánica cuántica tienen un peculiar enfoque en el ámbito de la tecnología, defensa y seguridad pública. También se cuentan con principales avances en el área de computación, desarrollo de sensores, redes de comunicaciones, inteligencia artificial y navegación. 

Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologías como, por ejemplo, la resonancia magnética y la computación cuántica.

Las aplicaciones de la mecánica cuántica más importantes forman parte de la óptica cuántica, los imanes superconductores, la química cuántica, el láser, los diodos emisores de luz, semiconductores de imágenes médicas, microscopio electrónico, amplificador óptico, transistores y demás avances. 

La mecánica cuántica en la actualidad

No es secreto que vivimos constantes avances en la tecnología en los últimos años. Está funcionando a un ritmo impresionante, y mantenerse al día no es fácil. Piensa en los teléfonos inteligentes con la generalización de las telecomunicaciones, desde 4G hasta 5G. La fibra óptica, una sencilla estructura de vidrio, ha hecho posible disponer de Internet por cable de muy alta velocidad en nuestros hogares a precios asequibles mediante la emisión de simples cuantos de luz: los fotones.

El Internet de las Cosas (IoT) y la Industria 4.0 nos permiten hacer más inteligentes nuestros hogares y lugares de trabajo, controlándolos de forma remota con tecnologías inalámbricas ultra eficientes para optimizar nuestras funciones tanto en una visión doméstica como industrial. 

El advenimiento de la inteligencia artificial (IA) y las próximas computadoras cuánticas podrán resolver varias preguntas relacionadas con la ciencia en el campo de la mecánica cuántica relativista, en la química y la biología, y en el estudio de las señales recibidas del universo, tratando de responder. la siguiente pregunta: ¿hay alguien más allá afuera en el universo? 

Pero, sobre todo, ¿por qué nos vemos “obligados” a quedarnos en la tierra y nos resulta difícil “simplemente” irnos y visitar otros planetas “cercanos” pertenecientes a nuestro sistema solar? Como saben, se necesitan enormes energías para salir de la atmósfera y se necesita mucho tiempo para llegar a las áreas cercanas como la Luna. 

Todos estos escenarios giran en torno a la mecánica cuántica.

Si solo piensas en las computadoras cuánticas, o en la electrónica básica con transistores y circuitos integrados que, ensamblados adecuadamente de acuerdo con las leyes de la ingeniería eléctrica, permiten que nuestros teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles funcionen, pero también piense en toda la electrónica de nuestros coches cada vez más conectados y cada vez más eléctricos. Y así muchos avances en la ciencia y tecnología que mejoran nuestra calidad de vida.

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