Mecánica cuántica from a dummy. Que no te lo cuenten 8

Después de unos días alejados de la cuántica más pura por estos barrios retomamos el minicurso de divulgación participativa 😉

Mecánica cuántica — Divulgación participativa

Hoy toca dar una última pincelada al tema que hemos desarrollado.  Con esta terminamos la introducción que necesitábamos para poder introducir el entrelazamiento cuántico como es debido y proseguir nuestro estudio de estos temas.

El condensado de Bose-Einstein — III

Tras las entregas:

El condensado de Bose-Einstein — I  donde se introdujo el concepto de longitud de onda de de Broglie como aproximación al «tamaño» de una partícula cuántica y se discutió el significado general de partícula en este contexto

y

El condensado de Bose-Einstein — II  donde hicimos un resumen del significado y utilidad del principio (teorema) de indeterminación de Heisenberg y su relación con la longitud de onda de de Broglie.

Continuamos nuestro camino hacia la definición de los condensados de Bose-Einstein tratando el tema de bosones y fermiones.  Esta clasificación de las partículas, que ya hemos tratado varias veces en el blog, es esencial para lo que queda por venir en esta serie de entradas.

El condensado de Bose-Einstein — I

Gas, líquido, sólido, esos son los estados comunes de la materia.  Una misma sustancia dependiendo de los valores de presión y temperatura adquirirá un estado u otro y tendrá diferentes propiedades al encontrarse en uno de esos estados.  Esto no es en absoluto sorprendente ya que todos tenemos evidencia directa de estas fases de los materiales y de las transiciones de una a otra.  Resumiendo mucho, si la energía disponible es más alta los constituyentes de una sustancia tendrán más libertad de movimientos y por lo tanto podrá estar en estado líquido o gaseoso.

Esa no es toda la historia, hay más fases de la materia, nuevos estados que pueden tener las sustancias.  Un ejemplo conocido es el plasma, que no es más que un gas donde los electrones (algunos) de carga negativa se han separado de los núcleos de sus átomos de carga positiva.  Esta es una mezcla neutra en la que las cargas positivas y negativas no están ligadas, es una sopa donde los ingredientes son cargas eléctricas pululando por ahí. Podemos encontrar plasmas en muchos sitios, desde los tubos fluorescentes que nos iluminan hasta las propias estrellas.

Pero ahora me gustaría hablar de otro de esos imposibles físicos que se han conseguido encontrar, el condensado de Bose-Einstein.  Un estado de la materia importante por muchos motivos, quizás el más interesante es que depende en exclusiva de propiedades cuánticas y, de hecho, es un sistema puramente cuántico aunque tenga tamaño macroscópico.  Vamos a intentar mostrar por qué fue considerado un imposible, un poco de su historia y la física que encierra. Vamos con la primera entrega.

Me resuenas de algo

Una de las cosas que más me impresionan de la ciencia en general y de la física en particular es que no hay muchas ideas que manejar para describir multitud de fenómenos físicos.

Con un puñado de ideas claras hemos sido capaces de construir toda clase de teorías para describir el universo que nos rodea.  Hemos de distinguir entre las teorías que formulamos, que cada una tiene sus peculiaridades y sus detalles técnicos, de los fenómenos que describen. Al final, muchos fenómenos de origenes y procederes diversos tienen un denominador común y su descripción, con sus formulitas distintas viniendo de distintas teorías, se fundamenta en la misma idea y concepto.

En esta entrada vamos a hablar de unos de estos conceptos que permean la física y que aparece aquí y allí en campos que, en un principio, tienen poco que ver. Dicho concepto es el de resonancia.

Partículas, una persistente ilusión

Cuando hablamos de partículas en cuántica todo el mundo, insisto, todo el mundo piensa en términos de canicas. Aunque se nos repita por doquier que no se puede hablar de la forma de la partícula, que no se puede seguir su trayectoria, que si se comportan como ondas o como partículas según las circunstancias experimentales, etc, al final todos pensamos en electrones, quarks o bosones mensajeros como canicas por ahí moviéndose.

Está claro que cuando nos ponemos el traje de científico ponemos expresión circunspecta y decimos cosas gruesas y profundas como las anteriormente mencionadas. Pero eso no quita para que no podamos escapar de la imagen que hemos forjado durante años acerca de que las partículas son como bolitas que van por ahí tan ricamente.

En esta entrada vamos a acercarnos a la definición de partícula y nos llevaremos la sorpresa de que no hay una definición general, formal y totalmente aceptada de lo que entendemos por una partícula elemental. He de decir que mucho de lo que voy a exponer aquí son reflexiones personales y preguntas que no sé responder, así que cualquier corrección, ampliación o comentario será bienvenido.