A bomba nuclear nazi e Heisenberg

Le este artigo para descubrir a relación de Heisenberg e Bohr coa investigación sobre a bomba nuclear.

Advertisements

O gato de Schrödinger

sch1

Este experimento imaxinario supón unha famosa paradoxa da mecánica cuántica. Nela, unha substancia radiactiva que emitirá radiación con un 50% de probabilidade, provocará e non provocará a morte dun gato encerrado nunha caixa. Soamente saberemos se morreu ou non cando abramos a caixa. Mentres non o fagamos, haberá unha superposición dos dous estados, igualmente probables.

schrodinger_1

Aí radica a paradoxa. Mentres que na descrición clásica do sistema o gato estará ou vivo ou morto antes de que abramos a caixa e comprobemos o seu estado, na mecánica cuántica o sistema atópase nunha superposición dos estados posibles (gato vivo e morto ao mesmo tempo) ata que intervén o observador. O paso dunha superposición de estados a un estado definido prodúcese como consecuencia do proceso de medida (cando abrimos a caixa), e non pode predecirse o estado final do sistema: soamente a probabilidade de obter cada resultado. Aínda que este comportamento resulta absurdo a nivel macroscópico, as evidencias demostran que a nivel cuántico sí sucede. Por exemplo, cos electróns (ver o artigo “A natureza ondulatoria do electrón“).

Esta superposición de estados impide a determinación da traxectoria concreta do electrón. Podemos falar dunha zona de probabilidade, e o electrón dunha determinada enerxía pode existir simultáneamente en calquera punto desa zona. Son os orbitáis atómicos.

A natureza ondulatoria do electrón

O experimento de Davisson e Germer (1927) levou aos científicos a cambiar a súa concepción sobre a natureza do electrón. Obtívose experimentalmente a confirmación de que os electróns non só se comportan como partículas, senon tamén como ondas. Neste vídeo tedes unha explicación sinxela deste experimento.

A natureza ondulatoria dos electróns e o principio de incerteza de Heisemberg levaron a Schrödinger a describir ao electrón a través dunha función de onda cuxa solución conduce aos orbitais atómicos que coñecedes. Así mellorouse o modelo atómico de Bohr, quen defendía o concepto de órbita definida.

Aquí tedes outra explicación sobre o experimento de difracción. Leva ao Principio de Superposición (unha partícula cuántica pode atoparse ao mesmo tempo en diferentes estados, e só podemos falar da probabilidade de que se atope nalgún deles), e ao Principio da Medida (no momento en que pretendemos observar o comportamento desta partícula, é cando adopta un determinado estado:

Ensaios á chama

  • Nos seguintes vídeos as sales de diversos metais son vaporizadas nunha chama. Os electróns excítanse a niveis superiores de enerxía e, cando volven ao seu estado fundamental, obsérvase a luz que emiten. A cor que emite (lonxitude de onda) depende dos saltos electrónicos característicos dese elemento. Observamos a cor predominante (a máis intensa) do espectro de emisión de cada un deses metais.
  • E aquí podedes ver como as liñas do espectro de emisión dun elemento (saltos dos electróns dende un nivel superior de enerxía ata un nivel inferior) coincide coas liñas do seu espectro de absorción (os mesmos saltos, pero dende un nivel inferior ata un superior).

Resultado de imagen de absorción y emisión atómica

Resultado de imagen de absorción y emisión atómica