los misterios de la mecánica cuantica
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Mysteries of Quantum Mechanics Dr. Castillo explains the evolution of QM in a bright and simple way, up to the discovery of the Higgs bosson. El Dr. Perez Castillo explica de forma precisa y amena la evolución de la MC hasta el bosón de HiggsTRANSCRIPT
José G. Pérez Castillo
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Los misterios de la mecánica cuántica
Madrid 13 de Septiembre de 2012
José G. Pérez Castillo
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El método científico
� - Racionalismo (Todo efecto tiene una causa)
1- Contingencia en el espacio
2- Prioridad de la causa
3- Existencia de conexión causa-efecto
� - La piedra angular de la ciencia es la
prueba ó datos/evidencia (Nada es
absolutamente cierto aunque si puede ser
absolutamente falso)
José G. Pérez Castillo
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El método científico (2)� - La ciencia opera de cuatro formas1- Por Deducción (Las conclusiones se obtienen desde un conjunto de proposiciones. Lógica pura)2- Por inducción (Las conclusiones se obtienen desde hechos particulares)3- Por probabilidades (Por la frecuencia de los hechos se concluye lo mas verosímil)4- Por estadística (Se acepta como conclusiones los valores medios)
José G. Pérez Castillo
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El método científico (3)
� El objetivo de los físicos es entender el universo� 4 pasos:1- Observación /experimentación2- Deducción3- Hipótesis4- Falsificación (Las ideas deben ser capaces de probarse su falsedad)
José G. Pérez Castillo
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El Universo� - Galileo (1564-1642)Descubre la gravedad y desarrolla las ideas de velocidad, fuerza e inercia, entre otras.
� - Newton (1642- 1727)Formula la ley de la gravitación, explica las orbitas de los planetas y formula las 3 leyes de la mecánica clásica.
� - Maxwell (1831- 1879)Formula las 4 leyes del electromagnetismo
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Electromagnetismo-La luz
Propiedades1- Reflexión2- Refracción3- Difracción
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Experiencias
1- Abiertas ambas rendijas se produce interferencias.
Es una onda. Pasa a la vez por ambas rendijas
2- Tapando una abertura la intensidad es ¼ de la anterior.
Cambia la posición del mínimo El fotón sabe si hay una o
dos rendijas abiertas.
3- En una placa fotográfica solo se ennegrece un punto
Es una partícula. Muchos fotones forman ondas.
José G. Pérez Castillo
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Comentario
Como comentario a estos resultados,
Richard Feynman exclamó:
� “It is quite mysterious. And the more
you look at it the more mysterious it
seems”.
� “I think I can safely say that nobody
understands quantum mechanics”
José G. Pérez Castillo
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Experiencias (2)
1- En los átomos los electrones de las capas no radian
energía a pesar de que existe aceleración. La teoría
electromagnética falla.
2- En los espectros de difracción de los materiales
aparecen rayas características de cada elemento cuya
posición se desplaza con la velocidad Las rayas
implican que los electrones se comportan como partículas
mientras el desplazamiento corresponde a ondas.
José G. Pérez Castillo
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Fundamentos de la m. c.
� - 1- Cuantificación de la energía (Quantum
de Planck)
� - 2- Dualismo onda/particula
� - 3- Principio de incertidumbre
(Heisemberg. No se puede conocer
con exactitud simultáneamente la
posición y velocidad de una partícula)
José G. Pérez Castillo
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Fundamentos de la m. c. (2)� 4- Función de onda
(Onda de Broglie. El modulo
al cuadrado es la probabilidad del valor)� 5-Ecuacion de Schrödinger
Valores medios
Operadores (A cada
observable le corresponde un operador)
Valores propios (Únicos resultados posibles)
� 6- Principio de superposición(Efecto tunneling. Origen
de la radioactividad)
José G. Pérez Castillo
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Fundamentos de la m. c. (2)� 7- Principio de correspondencia
En el mundo macroscópico la m. c. debe
reproducir la mecánica clásica
� 8-Principio de simetría
Toda partícula tiene su antipartícula (La
antimateria). Supersimetria. Campo y
bosón de Higgs.
� 9- Principio de no localidad
Una medida hecha en una parte del sistema repercute instantáneamente en el resto
José G. Pérez Castillo
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Algunos resultados de la m. c. • Todo lo no prohibido por las leyes cuánticas que puede existir, existe(Antimateria, muchos universos, ordenador cuántico, radioactividad, etc.)
• Las leyes del mundo macroscópico (Por ej. Conservación de la energía) pueden violarse en muy pequeños intervalos
• Fisión nuclear (La bomba atómica)• Fusión nuclear (Energía solar)• La s 4 fuerzas fundamentales y sus acciones a distancia (Gravitación, Electromagnética, Nuclear fuerte, Nuclear débil y sus correos: bosones)
José G. Pérez Castillo
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Algunos resultados de la m. c. (2) • Teoria del todo
Modelo estándar (Unificación de las 3
ultimas fuerzas)
Modelo completo (GUTS) (Incluye la gravedad)
• Espacio de 10 (11) dimensiones
• Teoría de cuerdas
• Agujeros negros
José G. Pérez Castillo
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Algunos resultados de la m. c. (3) • Nacimientodel universo
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Algunos resultados de la m. c. (4) • Vaciocuántico
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Algunos resultados de la m. c. (5) • Radiación de Hawking
José G. Pérez Castillo
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Algunos resultados de la m. c. (6) • Creación y destrucción de la materia
José G. Pérez Castillo
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Algunos resultados de la m. c. (6) M. normal, 4,6%; M. oscura, 23%; Energia oscura, 72%
José G. Pérez Castillo
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Resumen y conclusiones� 1- Los micro objetos no son ni partículas ni
ondas (Tienen ambas propiedades)� 2- Los estados de las micropartículas se
describen por medio de funciones de onda (El cuadrado del modulo de la onda es la probabilidad de encontrarse en una posición)
� 3- Las macropartículas están esparcidas por todo el espacio
� 4- Si existen varios caminos de propagación, las funciones de ondas se suman (Se producen los fenómenos de: refracción, reflexión y difracción conocidos)
José G. Pérez Castillo
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Resumen y conclusiones
� 5- Los micro objetos no tienen trayectorias determinadas (No existe el concepto de velocidad)
� 6- No es posible medir exactamente y a la vez la posición y la velocidad, ni tiempo/energía, ni posición/tiempo, etc.
� 7- Solo se puede calcular probabilidades. Es imposible predecir cual de estas se realizará
José G. Pérez Castillo
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Conclusión
� 1- Conceptos como: Alma, Sentimientos, Inteligencia, etc.
¿Son más, ó, igual de misteriosos que la propia materia que creemos conocer?
� 2- La religión con sus misterios (por ej. El de la Trinidad), ¿No se nos hacen mas asequibles a su veracidad?
� 3- ¿Es todo materia/energía?
A tenor de lo visto anteriormente: