El modelo mecánico cuántico

¿Por qué surgió este modelo?
Este modelo surge debido a que la física clásica era incapaz de explicar determinados fenómenos a escala
atómica:

• La radiación del cuerpo negro: La física clásica predecía que un objeto caliente emitiría energía infinita, algo que no ocurre
• El efecto fotoeléctrico: Se descubrió que la luz arrancaba electrones de un metal de una manera que solo se podría explicar si la luz estuviera hecha de ‘paquetes’ de energía
• La estabilidad del átomo: Según la física clásica, un electrón orbitando un núcleo debería colapsar sobre él en una fracción de segundo. Según esta teoría los átomos, y por ende todo el universo, no deberían existir. Cuando sin embargo, un átomo es estable.

Estos fallos demostraban que la física clásica no se aplicaba en el mundo de lo muy pequeño, y que era necesaria otra visión.

Creadores
La creación de este modelo fue un trabajo colectivo entre varios científicos:

• Max Planck (1900)
  Propuso que la energía se emitía en ‘paquetes’ o cuantos
• Albert Einstein (1905)
  Sugirió que la luz estaba hecha de cuantos (fotones). Irónicamente, más tarde criticó la teoría con su
  famosa frase: ‘Dios no juega a los dados’
• Niels Bohr (1913)
  Creó un modelo intermedio en donde los electrones ocupaban órbitas con energías fijas
• Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger (década de 1920)
  Desarrollaron la teoría matemática completa. Heisenberg formuló el principio de incertidumbre y
  Schrödinger su ecuación de onda
• Max Born (1926)
  Dijo que la ecuación de onda de Schrödinger, no describe a la partícula en sí, sino la probabilidad de
  encontrarla.

¿En qué consiste?
Este modelo abandona la idea de que los electrones giran en órbitas planetarias, por el contrario describe un átomo probabilístico, estos son sus fundamentos:

• Cuantización
  Obliga a ciertas magnitudes físicas a que solo puedan tomar valores fijos y exactos.
• Dualidad onda-partícula
  Los electrones y otras partículas se comportan a veces como ondas y a veces como partículas.
• Superposición
  Una partícula puede existir en múltiples estados o lugares a la vez hasta que es medida
• Entrelazamiento
  Dos o más particulas se pueden entrelazar de forma que el estado de una afecta instantáneamente a la
  otra.
• Orbitales Atómicos
  No podemos saber donde se encuentra un electrón pero la ecuación de Schrödinger nos da la
  probabilidad de encontrarlo. Los orbitales son las regiones tridimensionales (con formas varias), donde
  hay una alta probabilidad de encontrarlo.

Fallos y paradojas
A pesar de que el modelo funciona con una gran precisión siguen habiendo misterios y paradojas que no ha sido capaz de resolver:

• Incompatibilidad con la gravedad
  El mayor desafío y problema de la física actual es que este modelo no incluye la gravedad. Por el
  momento no se ha encontrado una forma de unificar la mecánica cuántica con la relatividad general de
  Einstein.
• El problema de la medida
  ¿Por qué el acto de observar fuerza al sistema a salir del estado de superposición, eligiendo un estado?
  Este es uno de los debates más ardientes de la física moderna, el cual también se puede aplicar a la
  filosofía.

Curiosidades

• El famoso experimento del gato de Schrödinger, fue pensado para ridiculizar la idea de la superposición, no
  para demostrarla.
• El nombre de mecánica cuántica viene de los cuantos (paquetes de energía).
• Aunque mucha gente llama a este modelo, modelo de Schrödinger, esto no sería cierto ya que hubieron
  muchos más científicos involucrados.

Conclusión
A pesar de ser un modelo que parezca desconcertante y extraño, en él se basa tu smartphone, el gps con el que te guías... El modelo nos abre la puerta a un mundo más extraño del que te puedas imaginar, y que según la historia de la física no será el último, quién sabe si serás tú el futuro creador de un nuevo modelo.