La física cuántica abarca todas las áreas de la física que requieren la aplicación de las leyes de la mecánica cuántica para comprender fenómenos relacionados .
La mecánica cuántica es la teoría básica de las partículas de materia que forman los objetos del universo y los campos de fuerza que animan estos objetos. El marco de las leyes de la física desde lo infinitamente pequeño hasta lo infinitamente grande de la mecánica cuántica, en combinación con la relatividad especial, ha hecho posible construir un modelo estándar de partículas elementales a partir de lo que se denomina teoría cuántica de campos. Estamos tratando de unificar las leyes de la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad general. La teoría de la gravedad cuántica aún está en desarrollo, pero los dos intentos más prometedores son la teoría de cuerdas y la teoría de la gravedad cuántica de bucles . Permiten la cosmología cuántica , que a su vez todavía está evolucionando. A diferencia de los Modelos Estándar confirmados en experimentos como el descubrimiento de los bosones W y los bosones de Brout-Englert-Higgs, actualmente no hay evidencia que respalde la teoría de la gravedad cuántica .
La teoría detrás de la física cuántica es muy matemática y conceptualmente muy sutil. Incluso más allá de la llamada interpretación ortodoxa de Copenhague, existe una amplia gama de interpretaciones físicas de la mecánica cuántica. La mecánica cuántica proporciona descripciones sorprendentes y menos intuitivas de partículas, electrones, fotones, etc. Son , en cierto modo, ondas que pueden encontrarse en dos lugares al mismo tiempo o atravesar obstáculos a veces infranqueables (efecto túnel). ). En el corazón de la física cuántica se encuentra la misteriosa amplitud de probabilidad de todos los procesos físicos. El valor de la magnitud física se determina allí durante la medición de la ley de probabilidad. La amplitud de probabilidad exhibe interferencia, difracción y otros fenómenos que se asemejan a las ondas estacionarias en cuerdas vibrantes y cavidades resonantes. Conducen a la cuantificación de la energía de muchos sistemas físicos , empezando por los átomos y los campos electromagnéticos. Limitan la interpretación del fenómeno en términos de ondas o partículas clásicas. Por ejemplo, la desigualdad de Heisenberg no permite asignar a los electrones una velocidad y una posición al mismo tiempo.
De los átomos a las estrellas, siempre la física cuántica Entre el mundo infinitamente pequeño (partículas elementales) y el mundo infinitamente grande (Big Bang y teoría cósmica cuántica ), la física cuántica se desarrolla en todos los ámbitos de los átomos, las moléculas y, por supuesto, la física nuclear. Los ejemplos incluyen la química cuántica, la óptica cuántica y la física de la materia condensada. Por lo tanto, las leyes de la mecánica cuántica explican por qué los átomos y las moléculas son estables y no sólo pueden emitir y absorber luz, sino también unirse en reacciones químicas. Describen no sólo fenómenos sorprendentes como la superconductividad y la superfluidez del helio, sino también fenómenos menos exóticos como el ferromagnetismo de los imanes , la conducción eléctrica de los metales y la presencia de aislantes. Además, se podría introducir en la física del estado sólido todo un zoológico de nuevas excitaciones cuánticas llamadas cuasipartículas. Los más conocidos son los fonones, magnones y excitones.
La mecánica cuántica explica además por qué y cómo brilla el sol , así como la reacción de síntesis del helio y el deuterio y el origen de los núcleos de carbono en nuestros cuerpos. Examinando las líneas espectrales de 21 cm del hidrógeno, es posible comprender la existencia de enanas blancas y estrellas de neutrones, así como la composición de las estrellas en la galaxia y la estructura de la Vía Láctea. Física cuántica y tecnología Después de todo, la física cuántica está en el corazón de la tecnología moderna. Porque el comportamiento de los láseres, máseres, CCD y componentes electrónicos de lectores y ordenadores se basa en esta ley. También se puede citar el campo de la resonancia magnética, las técnicas basadas en RMN y la microscopía electrónica. Dentro de unas décadas, los reactores de fusión controlada que podrían surgir del ITER utilizarán estos imanes superconductores. Es posible que haya comenzado una gran revolución tecnológica en el joven campo de la información cuántica y de los míticos ordenadores cuánticos. Incluso se especula sobre el papel que juega la mecánica cuántica en la biología y la neurociencia . La física cuántica no es un campo cerrado. Contiene paradojas que aún no se comprenden del todo , como la paradoja del gato de Schrödinger y el efecto EPR, pero la comprensión ha mejorado considerablemente desde principios de los años 1980.
