Qué son los estados cuánticos ?

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Los estados cuánticos de la materia-energía es un concepto que parte de las teorías modernas sobre el cómo se entiende hoy día el “tejido espacio-tiempo”. Debemos recordar que en las teorías modernas el espacio y el tiempo están ligados uno al otro de manera muy similar al concepto materia y energía con lo que se quiere decir es que el espacio y el tiempo no son conceptos individuales, lo que existe es el “espacio-tiempo” como tampoco la materia y la energía son conceptos individuales, son “materia-energía”. Claro que a cualquiera le puede costar un poco unir términos que tenemos la costumbre de separar, sería como desarmar un lapicero, estamos acostumbrados a verlo como un todo y se nos hace un poco difícil ver las piezas esparcidas. Con esos conceptos nos ocurre lo contrario.

Para empezar debemos hacernos a la idea de que la “materia-energía” está envuelta en el “espacio-tiempo” de manera similar a lo que ocurre cuando envolvemos un obsequio en papel de regalo, pero muy ajustado y este “papel de regalo” se extiende en todas las direcciones, como si sumergiéramos el regalo en agua, donde las moléculas de agua están tan finamente entrelazadas que se asemejan a un tejido. Un estado cuántico en este marco es la descripción de lo que le ocurre a una partícula (o al conjunto de partículas que componen un objeto) bajo el principio de que todas las partículas se comportan como ondas en un espacio-tiempo, por tanto un estado cuántico es el resultado de las interacciones de las ondas-partículas (otra dualidad que se considera un todo) que pueden medirse u observarse en una ecuación aplicada a un momento dado.

Para que lo veamos mejor usaremos un ejemplo de la mecánica clásica. Un estado de un vehículo podría decirse que sería el estar estático (que no se mueve), en movimiento constante (moviéndose en línea recta sin cambiar la velocidad) o acelerado (donde la velocidad cambia) todo dependiendo de las circunstancias que uno pueda observar. Y aquí viene lo difícil: en partículas hay dos estados básicos: los estados no alterados y los estados alterados. ¿Cómo se come eso? Es más fácil de lo que parece: cuando un electrón “gira” alrededor de su núcleo atómico se encuentra en su estado no alterado; si alguien quiere observar ese giro se encontrará con un gran problema pues debe crear algún tipo de alteración que pueda medirse con algún instrumento y entonces el electrón entra en un estado alterado. Esto altera el espacio a su alrededor a su vez altera la energía del electrón, en otras palabra alteramos el espacio-tiempo y su relación con la masa-energía.

Entonces las ecuaciones físicas toman en cuenta esa alteración, de hecho hacer una observación de un estado no alterado es imposible y por ello hay como una pequeña incoherencia en todas estas teorías, pues dependen de las mediciones de estados alterados y no de los estados no alterados. Se dice que el ejemplo del gato de Schrodinger es el más apropiado para explicar lo que es un estado no alterado: encerramos un gato en una caja totalmente hermética con una “bomba” de gas letal que se activa por medio de un aparato que percibe la descomposición de un isótopo radiactivo muy inestable pero tal descomposición ocurre de manera aleatoria, es decir nadie puede predecir cuando ocurrirá: entonces, luego de transcurrido cierto tiempo ¿cómo sabemos si el gato está vivo? Cualquier cosa que hagamos será una alteración al sistema y por tanto solo tenemos dos opciones: la primera es suponer que el gato está vivo porque es lo último que sabíamos (un estado no alterado) y la segunda es quitar los sello de la caja para averiguarlo (un estado alterado). Con esto entramos en el conjunto de los conceptos más abstractos que una persona pueda elaborar y pueden creer que encontrar una forma clara de entenderlos no ha sido fácil.

Ocurre lo mismo con los “números imaginarios” se pueden sumar, restar, multiplicar y dividir, se sabe que existen pero no se sabe con certeza que son. Estas teorías resultan tan teóricas que ni los mismos estudiosos que las elaboran pueden explicar todos los alcances que pueden tener. Cada partícula tiene sus serie de estados cuánticos propios como por ejemplo el electrón al girar alrededor de un núcleo atómico y esos estados cuánticos son llamados “orbitales atómicos” y deben ser muy familiares a aquellos que han estudiado los rudimentos de la química. Existen también los estados puros como los orbitales atómicos y los estados mixtos que resultan de la interacción de varios estados puros como los orbitales moleculares o los orbitales híbridos que resultan de la interacción de orbitales atómicos. También están los “estados ligados” que experimentan muchas partículas en algún momento y son los que se buscan implementar para crear la famosa “teleportación o teletransportación” procedimiento que permitiría llevar un objeto de un lugar a otro sin mover lo y telecomunicación cuántica.

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