pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

[Rodri]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Como ya se ha dicho antes en este hilo, hay una idea de fondo con la que podemos chocar una y otra vez: el concepto de partícula en Física Cuántica.
Para pensar correctamente en términos cuánticos tenemos que desprendernos de nuestro esquema mental clásico que visualiza las partículas como si fueran canicas en el espacio.
Pensemos en el electrón del átomo de hidrógeno. El conocido principio de incertidumbre de Heisenberg nos dice que el producto de las indeterminaciones (desviaciones estándar estadísticas) de la posición y el momento lineal es siempre mayor que una cierta cantidad:

$\Delta p \Delta r \geqslant \frac{\hbar}{2}$

Con nuestra mente moldeada con las ideas clásicas de posición y movimiento, podríamos pensar en un principio que esta relación se refiere a una limitación de la Mecánica Cuántica como herramienta, pero que en realidad el "electrón-canica" sí que existe y está moviéndose en el entorno del núcleo, como la Luna en el entorno de la Tierra, aunque la M.C. no pueda describirlo así.
Sin embargo la interpretación ortodoxa de la Mecánica Cuántica (a la que se adhieren la mayoría de los físicos) es que no se trata de una limitación de la M.C. como instrumento para describir la realidad, sino de que eso es la realidad, es decir, no existe el electrón-canica. Si esto es así, entonces ya no cabe tratar de visualizar el movimiento del electrón como lo que entendemos por movimiento de un objeto cotidiano.

[visitante20160513]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Ante este bombardeo de observaciones y razonamientos que no entiendo debo añadir que:

1º) El electrón queda completamente descrito por su función de onda ¿correcto?

2º).- El electrón tiene masa y carga eléctrica ¿correcto?

3º).- Dicha masa y carga debe estar distribuida en alguna parte del átomo ¿correcto?

4º).- Por lo tanto debería ser posible determinar (midiéndolas o calculándolas) las distribuciones de su masa y de su carga conociendo tan solo su función de onda, ya que dicha función debe ser representativa de todas las propiedades del electrón ¿correcto?

5º).- Entonces ... si las obtuvieramos en la forma que fuera ¿dichas distribuciones variarían con el tiempo sí o no?

Salu2

[carroza]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

1º) El electrón queda completamente descrito por su función de onda ¿correcto?

Correcto.

2º).- El electrón tiene masa y carga eléctrica ¿correcto?

Correcto.

3º).- Dicha masa y carga debe estar distribuida en alguna parte del átomo ¿correcto?

Un matiz: Lo que está distribuida es la probabilidad de encontrar el electrón, con toda su carga y toda su masa. Nunca encontrarás 1/2 carga del electrón en una parte del átomo y 1/2 carga en otra.

4º).- Por lo tanto debería ser posible determinar (midiéndolas o calculándolas) las distribuciones de su masa y de su carga conociendo tan solo su función de onda, ya que dicha función debe ser representativa de todas las propiedades del electrón ¿correcto?

Correcto, referido a distribuciones de probabilidad.

5º).- Entonces ... si las obtuvieramos en la forma que fuera ¿dichas distribuciones variarían con el tiempo sí o no?

Si el estado es estacionario, las distribuciones de probabilidad no varían. Si el estado no es estacionario (por ejemplo, una combinación de n=1 y n=2), las distribuciones de probabilidad sí varian.

Saludos

[visitante20160513]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Me cambias el tema:

Dicha masa y carga debe estar distribuida en cada instante en alguna parte del átomo, aunque la distribución fuera toda ella situada en un punto fijo o variable con el tiempo, pero también eso sería una distribución al fin y al cabo ¿no?

No te me vayas a la distribución de probabilidad de la función de onda, yo estoy hablando de la carga y la masa del electrón, que como ya me has validado deben estar en alguna parte del átomo, situadas en un punto o distribuidas a lo largo del espacio, ¿no?. Bien es de esa distribución de masa y carga de la que yo hablo, no de la distribución de probabilidad. Así pues volvamos a empezar desde el punto 3º a ver si somos capaces de llegar al último, yo creo que con buena voluntad sí lo seremos.

3º).- Dicha masa y carga debe estar distribuida en alguna parte del átomo ¿correcto?

Salu2, Jabato.

[Weip]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Es que Jabato, la palabra "distribuida" no es adecuada en este contexto por lo que dice carroza: toda la masa y carga del electrón está en el electrón, no "distribuida" ni "repartida" por el átomo.

Pero si quieres una respuesta clara, pues sí. Pero ten presente siempre el sentido con que usas la palabra "distribuida".

[visitante20160513]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Vamos a ver, trataré de exponer de la forma más clara y precisa posible lo que yo entiendo por distribuida en el átomo. Me daría en principio lo mismo que el espacio que ocupara el electrón fuera tan solo un punto, una pequeña región del interior del átomo o todo el espació que ocupa el átomo, o incluso todo el universo. Al fin y a la postre lo que tendríamos en el modelo puntual del electrón sería una función de carga acumulada en un punto, que podría oscilar con el tiempo o no, y en el caso de los otros modelos en que el electrón ocupa una cierta región del espacio entonces la masa y la carga del electrón deberían aparecer distribuidas en función de una densidad espacial. Cuando hablo de carga y masa distribuida en el espacio me refiero a cualquiera de los casos. No entro en si el modelo del electrón es puntual o espacial y si tiene forma de canica o de icosaedro regular, no me interesa entrar de momento en ello.

Si la masa y la carga se localizan en el mismo punto donde se encuentra el electrón pues bien, no hay problema, y si el electrón se encuentra deslocalizado en un orbital y la masa o la carga se muestran en forma de distribución espacial en el orbital, pues tampoco lo hay, o si el electrón tiene un cierto tamaño, pequeño, y se está moviendo alrededor del núcleo, y la carga y la masa aparecen como una distribución espacial en el espacio que ocupa el electrón y además es variable con el tiempo en función de como se mueva el electrón. En esencia me da lo mismo para el objetivo que persigo.

Para los puntos 4º y 5º hay que tener un poco de fe en la ciencia, sino estaremos perdidos. Supongamos que algún día, en el futuro, dispondremos de las herramientas necesarias para poder hacer mediciones adecuadas de como se distribuye la masa y la carga del electrón alrededor del núcleo (ya se que la mecánica cuántica niega hoy esa posibilidad porque cualquier medición modificaría el objeto medido,) aunque podrían obtenerse dichas distribuciones de forma indirecta, o bien la otra opción es que dispusiéramos ya de un modelo suficientemente avanzado y preciso del átomo que nos permitiera calcular con una buena precisión la forma que tienen esas distribuciones (me refiero a las de masa y carga del electrón y no a la función de onda) y entonces viene mi última pregunta:

¿Dichas distribuciones de masa y carga deberían ser variables con el tiempo o se mostrarían estáticas, independientes del tiempo? ¿cual es vuestra opinión?

Se supone siempre que el átomo se encuentra en equilibrio, claro, y que la función de onda del electrón citado es una solución estacionaria de la ecuación de Schrödinger (debemos admitir que también existen otras soluciones no estacionarias, aunque realmente se habla poco de ellas, quizás demasiado poco porque la matemática tiene hoy en día herramientas de cálculo aproximado suficientes para poder obtener buenas aproximaciones de ellas, pero no, de las soluciones no estacionarias de la citada ecuación no se habla).

Salu2, Jabato

[jinawee]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

En primer lugar, intentar asociar la función de onda como una distribución de carga/masa es erróneo, ya que para un sistema de N partículas, la función de onda dependerá de 3N variables.

Habría que considerar qué entendemos por masa en cuántica. Tomemos por ejemplo la ecuación de Schrodinger:

$i\hbar\frac{d\psi (x,t)}{dt}=H\psi (x,t)$

la masa solo aparece dentro del hamiltoniano H, para N partículas distintas tendremos $m_1,...,m_N$. En ningún lado tenemos una distribución de masa. En la mayoría de los casos empezamos con un hamiltoniano clásico y promovemos los variables dinámicas a operadores (como la posición o el momento), pero la masa sigue siendo la misma. Y puesto que el la mecánica clásica de partículas no existe distribución de masa, en cuántica tampoco tiene porqué haberla. Si te fijas con la carga sucede algo parecido ya que en el átomo de hidrógeno empleamos un potencial de Coulomb para una carga puntual, no hay distribución de carga.

Y si nos vamos a la cuántica de campos, la masa no es más que un valor propio del momento al cuadrado que nos sirve para clasificar las partículas como representaciones irreducibles del grupo de Poincaré. Con esto quiero decir que se tiende a ver la masa como un parámetro (etiqueta) y no tiene mucho sentido asignarle una posición/distribución. Lo mismo ocurre con la carga, el momento, el espín, etc.

[visitante20160513]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Disculpa jinawee pero en ningún caso he intentado explicar la función de onda de un electrón como una distribución de masa o de carga. Tampoco he dicho que la masa deba estar distribuida, sino que lo que he dicho es exactamente todo lo contrario. Deberías releer mi mensaje con un poco más de atención antes de tratar de contestar a cosas que yo no he afirmado en ningún momento, me parece. Si la masa y la carga del electrón no están físicamente ubicadas en el interior del átomo que lo contiene ya me dirás donde debo buscarlas.

[jinawee]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Tampoco he dicho que la masa deba estar distribuida, sino que lo que he dicho es exactamente todo lo contrario.

Al parecer te malinterpreté, pues con la pregunta

¿Dichas distribuciones de masa y carga deberían ser variables con el tiempo o se mostrarían estáticas, independientes del tiempo? ¿cual es vuestra opinión?

había entendido que dabas por supuesto la existencia de distribución de masa. Así que dejo que te contesten los demás.

[visitante20160513]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Intentaré hacer la pregunta de otra manera, a ver si así se me entiende mejor. La masa y la carga del electrón cuando está ligado a un átomo tendrán sus correspondientes campo gravitatorio y eléctrico, supongo, aunque ya sabemos que el primero es muy pequeño y su efecto puede despreciarse, pero no será nulo, eso es seguro porque la masa del electrón tampoco lo es. Entonces mi pregunta sería equivalente a preguntarnos si dichos campos serían estáticos o bien variables con el tiempo.

Salu2, Jabato.

[arivasm]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

En un estado estacionario son estáticos.

[carroza]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Intentaré hacer la pregunta de otra manera, a ver si así se me entiende mejor. La masa y la carga del electrón cuando está ligado a un átomo tendrán sus correspondientes campo gravitatorio y eléctrico, supongo, aunque ya sabemos que el primero es muy pequeño y su efecto puede despreciarse, pero no será nulo, eso es seguro porque la masa del electrón tampoco lo es. Entonces mi pregunta sería equivalente a preguntarnos si dichos campos serían estáticos o bien variables con el tiempo.

Salu2, Jabato.

Hola.

El campo eléctrico que crea un electrón que forma un átomo puede medirse, por ejemplo viendo cómo se dispersan electrones rápidos por un átomo.

El resultado es que, si el atomo está en un estado estacionario, el campo eléctrico creado es precisamente el que se deduce de la distribución de probabilidad dado por la función de onda al cuadrado, que no varía con el tiempo.

Si el átomo no está en un estado estacionario, el campo eléctrico creado es precisamente el que se deduce de la distribución de probabilidad dado por la función de onda al cuadrado, que si varía con el tiempo.

No obstante, debes tener en cuenta que una medida precisa del campo eléctrico generado por el electrón, requiere la interacción con otra carga (por ejemplo, el electrón rápido del que hablabamos antes), y esto modifica el estado del átomo. Por tanto, si tras la primera medida del campo generado por un átomo, volvieras a hacer la medida en ese mismo átomo, el resultado sería distinto.

Saludos

[visitante20160513]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

¿Esas mediciones de las que hablas, carroza, responden a algún experimento físico real? ¿Está publicado en alguna parte?

[leo_ro]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

El campo eléctrico que crea un electrón que forma un átomo puede medirse, por ejemplo viendo cómo se dispersan electrones rápidos por un átomo.

Lo que no entiendo es lo siguiente. si tomamos una superficie gausiana tal que el volumen de la superficie tienda al volumen del átomo. Especificamente al volumen del orbital.

Tomemos el átomo de hidrógeno. Como el electrón y el protón tienen la misma carga pero de diferente signo, la divergencia del campo eléctrico en la superficie es: $\nabla . \vec{E}=0$, de manera que no hay campo en la parte exterior de la superficie. Entonces ¿cómo es posible que un electrón externo disparado hacia el átomo se disperse por este si no existe campo eléctrico en su exterior? Para esto el electrón disparado debe ingresar en el interior de la superficie para sentir la influencia del campo eléctrico y si eso pasa entraría en el orbital del electrón ligado. Según pauli no se puede.

[arivasm]

Re: pero bueno ... al fin y a la postre que es el campo magnético?

Incluso si tenemos una distribución con simetría esférica, como sucede con los orbitales s, la densidad de probabilidad de encontrar al electrón se extiende hasta el infinito. Esto significa que aunque el centro de carga positiva y el de carga negativa sean el mismo (el núcleo), la carga neta depende de la distancia a dicho punto. En consecuencia, a una distancia infinita es 0 pero a medida que nos acercamos al núcleo la carga neta pasa a ser la de éste.

En definitiva, cuando dices "la divergencia del campo eléctrico en la superficie es cero" sólo sería así si la superficie se toma a una distancia suficientemente grande.

De todos modos, el quid de la cuestión es otro: al lanzar un electrón debemos considerar el sistema formado por todas las partículas presentes, es decir, el núcleo y *todos* los electrones, los inicialmente presentes en el átomo más el que es lanzado contra el átomo. Como decía carroza, no se puede pensar en que el nuevo electrón "nota" al átomo sin más, sino que altera el estado de éste.