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Buenas tardes. He leído en un libro algunas afirmaciones en el ámbito de la mecánica cuántica, relativas al estado de los electrones que cuesta creer. Me gustaría vuestra verificación u opinión en contra al respecto.
El libro (El universo cuántico) está escrito por dos personas: Brian Cox y Jeff Forshaw, ambos profesores de física teórica en la Universidad de Manchester y especializados en física de partículas. Uno de ellos colaborador en el Cern. Yo personalmente no les conocía, pero por el contenido del libro, y por lo que se dice en la pestaña, parecen dos individuos competentes en la materia.
Tras el preámbulo, entresaco del texto las frases que interesan. Para no extenderme demasiado, tengo que cortar algunas de las explicaciones que se dan en el texto y resaltar sólo las que me interesan:
“Imaginemos un universo simple que contiene dos átomos de hidrógeno aislados: dos electrones ligados en órbita alrededor de sus respectivos protones a gran distancia uno de otro.
El Principio de Excusión de Pauli afirma que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico.
En un principio, podríamos sentir la tentación de decir que si los átomos están muy separados, los estados cuánticos de los electrones deberían ser muy diferentes. Pero las cosas son más interesantes.
(…)Transcurrido un tiempo, no tiene sentido decir que el electrón 1 sigue en el átomo 1,
(…) Puede que ahora esté en el átomo 2.
(…)Recordemos que todo lo que puede suceder sucede y que los electrones pueden viajar de un extremo a otro (…) Siempre habría una probabilidad no nula de que el electrón estuviese allí. La mejor manera de entender el Principio de Exclusión es dejar de pensar en términos de dos átomos aislados para hacerlos en función del sistema en su conjunto: tenemos dos protones y dos electrones y nuestra tarea consiste en saber cómo se organizan.
¿Qué sabemos de las energías permitidas para los electrones en los dos átomos? (…) Las menores energías permitidas corresponderían a las de dos átomos de hidrógeno en sus respectivos estados de mínima energía ignorándose por completo. Pero aunque esto parece correcto, no puede serlo. Debemos pensar en el sistema en su conjunto (…) y debido al principio de exclusión de Pauli, los dos electrones no pueden estar exactamente en el mismo nivel de energía alrededor de cada protón.
Esta lógica se extiende más allá (…) si hubiera 24 átomos (…) habría ahora 24 estados de energía. (…) No hay porqué detenerse aquí: los protones y los neutrones son también fermiones, de manera que cualquier protón “sabe” de la existencia de cualquier otro protón. Existe una relación entre las partículas que componen el universo que se extiende por todo el espacio.
(…)Lo mismo sucede aquí, en el sentido de que la forma del pozo de potencial en que se encuentran los electrones, y por lo tanto, los niveles de energía que pueden ocupar, está determinada por la posición de los protones. (…) Y si hay 1080 protones que forman el universo, la posición de cada uno de ellos afecta a la forma del pozo de potencial en que se encuentran los 1080 electrones. En todo momento sólo hay un conjunto de niveles de energía, y cuando algo cambia (por ejemplo, un electrón pasa de un nivel a otro) todo lo demás debe de ajustarse inmediatamente de manera que nunca haya dos fermiones en el mismo nivel de energía.
Pregunta: ¿esto es así?
¿Qué tipo de mecanismo podría lograr semejante ajuste?
… Si tuviera que hacerlo un programa informático, creo que no habría capacidad de cálculo para realizarlo.
El libro (El universo cuántico) está escrito por dos personas: Brian Cox y Jeff Forshaw, ambos profesores de física teórica en la Universidad de Manchester y especializados en física de partículas. Uno de ellos colaborador en el Cern. Yo personalmente no les conocía, pero por el contenido del libro, y por lo que se dice en la pestaña, parecen dos individuos competentes en la materia.
Tras el preámbulo, entresaco del texto las frases que interesan. Para no extenderme demasiado, tengo que cortar algunas de las explicaciones que se dan en el texto y resaltar sólo las que me interesan:
“Imaginemos un universo simple que contiene dos átomos de hidrógeno aislados: dos electrones ligados en órbita alrededor de sus respectivos protones a gran distancia uno de otro.
El Principio de Excusión de Pauli afirma que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico.
En un principio, podríamos sentir la tentación de decir que si los átomos están muy separados, los estados cuánticos de los electrones deberían ser muy diferentes. Pero las cosas son más interesantes.
(…)Transcurrido un tiempo, no tiene sentido decir que el electrón 1 sigue en el átomo 1,
(…) Puede que ahora esté en el átomo 2.
(…)Recordemos que todo lo que puede suceder sucede y que los electrones pueden viajar de un extremo a otro (…) Siempre habría una probabilidad no nula de que el electrón estuviese allí. La mejor manera de entender el Principio de Exclusión es dejar de pensar en términos de dos átomos aislados para hacerlos en función del sistema en su conjunto: tenemos dos protones y dos electrones y nuestra tarea consiste en saber cómo se organizan.
¿Qué sabemos de las energías permitidas para los electrones en los dos átomos? (…) Las menores energías permitidas corresponderían a las de dos átomos de hidrógeno en sus respectivos estados de mínima energía ignorándose por completo. Pero aunque esto parece correcto, no puede serlo. Debemos pensar en el sistema en su conjunto (…) y debido al principio de exclusión de Pauli, los dos electrones no pueden estar exactamente en el mismo nivel de energía alrededor de cada protón.
Esta lógica se extiende más allá (…) si hubiera 24 átomos (…) habría ahora 24 estados de energía. (…) No hay porqué detenerse aquí: los protones y los neutrones son también fermiones, de manera que cualquier protón “sabe” de la existencia de cualquier otro protón. Existe una relación entre las partículas que componen el universo que se extiende por todo el espacio.
(…)Lo mismo sucede aquí, en el sentido de que la forma del pozo de potencial en que se encuentran los electrones, y por lo tanto, los niveles de energía que pueden ocupar, está determinada por la posición de los protones. (…) Y si hay 1080 protones que forman el universo, la posición de cada uno de ellos afecta a la forma del pozo de potencial en que se encuentran los 1080 electrones. En todo momento sólo hay un conjunto de niveles de energía, y cuando algo cambia (por ejemplo, un electrón pasa de un nivel a otro) todo lo demás debe de ajustarse inmediatamente de manera que nunca haya dos fermiones en el mismo nivel de energía.
Pregunta: ¿esto es así?
¿Qué tipo de mecanismo podría lograr semejante ajuste?
… Si tuviera que hacerlo un programa informático, creo que no habría capacidad de cálculo para realizarlo.
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