¿Cuáles son algunas aplicaciones de la física cuántica en la vida cotidiana?

Answer 1

Uno importante es que la mecánica cuántica es esencial para casi todos los aspectos de nuestra comprensión de la química .

Muy poco en el campo de la química tiene algún sentido en detalle sin la mecánica cuántica. ¿Por qué la madera es marrón y las hojas son verdes y el yodo amarillo? ¿Qué sustancias químicas son estables frente a inestables? ¿Por qué diferentes elementos reaccionan de diferentes maneras? ¿Por qué los cristales de sal forman cubos mientras que el hielo forma hexágonos?

Ninguna de estas preguntas puede responderse de manera correcta y coherente, excepto en el marco de la química cuántica (y sus consecuencias, como la hibridación orbital, los electrones deslocalizados, la estabilización de resonancia, el principio de exclusión de Pauli, los orbitales electrónicos, las interacciones de fotones y electrones, etc. etc.)

Si no entendiéramos ninguna física cuántica, todo el campo de la química sería un lío gigante de reglas de pulgar extrañas, inexplicables y heurísticas. En particular, la química sintética tendría que avanzar casi puramente por prueba y error.

(Bueno, hay muchos ensayos y errores en la química sintética, pero está muy lejos del puro ensayo y error. Los químicos tienen una excelente comprensión cuántica de las moléculas y los electrones, que los guía para probar cosas. que podría funcionar plausiblemente.

Por lo tanto, siempre que la química o campos relacionados (ingeniería química, biología molecular, ciencia de los materiales) se usen para mejorar la vida cotidiana, ¡la física cuántica también se está utilizando!

Por cierto, es gracioso pensar “¿Qué aspecto tendría el campo de la química sin ningún conocimiento de la física cuántica?” La respuesta real es: “Eso nunca podría suceder, porque pronto los químicos descubrirían la física cuántica en el curso de su propio trabajo”. En otras palabras, descubrirían un montón de reglas de pulgar extrañas, y luego tratarían de darle sentido a estas reglas, ¡¡y eso los llevaría a inventar la física cuántica !!

Answer 2

Su teléfono inteligente. Tus globos oculares. Cámaras digitales. Definitivamente, las pequeñas tarjetas de memoria flash utilizadas para almacenar todas las fotos de tu cámara y las aplicaciones de tu teléfono. Pero en serio, cada transistor es un dispositivo mecánico cuántico. Como cualquier otro dispositivo, incluidos sus globos oculares, que pueden convertir una corriente de fotones en una señal eléctrica.

La tecnología moderna, y un montón de biología, nada en un verdadero mar de mecánica cuántica.

¿Está preguntando con qué frecuencia alguien necesita resolver la ecuación de Shrödinger en la vida real? Algunos tipos particulares de tecnólogos y científicos centrales tienen que hacerlo, o al menos tienen que usar software para manejar versiones altamente simplificadas. De lo contrario, no tanto.

Answer 3

El transistor se basa en los efectos cuánticos para actuar como un semiconductor, un material que a veces es un conductor y, a veces, un aislante.

Así que eso es todo, desde las “radios de transistores” de la década de 1950 hasta los procesadores utilizados en computadoras, teléfonos, hornos de microondas y lavadoras.

El láser se basa en la naturaleza discreta de los niveles de energía atómica (los cuantos).

Es su CD, DVD y Blu-Ray, así como el buscador de rango de su topógrafo.

Answer 4

Las computadoras comunes son dispositivos cuánticos, ya que dependen de los transistores. De Ken Wharton:

“¡Pero lo sorprendente es que, cuando se realizan todos los cálculos cuánticos, se obtienen resultados de apariencia clásica! Una vez que comprende la mecánica cuántica subyacente, puede fingir que ha encontrado” nuevas “leyes clásicas de la física que solo se aplican a los semiconductores , en el que hay electrones de diferente masa, partículas reales llamadas agujeros y efectos de dopaje. Por lo general, las explicaciones de los transistores se expresan en esta forma “clásica” de pensamiento, aunque todas las leyes supuestamente clásicas se basan en la mecánica cuántica.

La mejor discusión que he visto sobre semiconductores de los primeros principios (mecánica cuántica) se encuentra en las Conferencias de Feynman sobre Física (Vol. III, capítulos 13-14). Lectura muy interesante “.

– Ken Wharton, posdoctorado, física de láser / plasma

fuente Re: ¿Por qué se dice que los transistores dependen de la mecánica cuántica?

Answer 5

La datación por carbono (Página en gsu.edu) utilizada, por ejemplo, para establecer la edad de los artefactos arqueológicos por la vida media de carbon14 depende del Principio de Incertidumbre de Heisenberg. La descomposición radioactiva se produce como partículas dentro del núcleo del túnel atómico a través de la barrera potencial que las mantiene dentro del núcleo. Túnel es posible debido a la incertidumbre de su posición.
El camino del nitrógeno alto en la atmósfera donde se convierte en carbono 14 por rayos cósmicos se detalla en el artículo citado.

George Gamow resolvió un potencial modelo para el núcleo y derivó de los primeros principios una relación entre la vida media del proceso de evento de desintegración alfa y la energía de la emisión, que se había descubierto empíricamente previamente, y se conocía como Geiger-Nuttall ley. [9] Algunos años más tarde, se aplicó el nombre de Factor de Gamow o Factor de Gamow-Sommerfeld a la probabilidad de que las partículas nucleares entrantes formen un túnel a través de la barrera electrostática de Coulomb y sufran reacciones nucleares.

Answer 6

Tenga en cuenta que había otra pregunta, fusionada en esta:

“¿Dónde podemos ver la mecánica cuántica en nuestra vida cotidiana?”

La respuesta a esta pregunta sería drásticamente diferente: es prácticamente imposible ver manifestaciones directas de la física cuántica (por no hablar de la mecánica cuántica) en la vida cotidiana. Una excepción puede ser una observación de la superfluidez. Sin embargo, incluso esto NO le parecería a un observador como algo que viola las leyes de la mecánica clásica. El único efecto cuántico es que la viscosidad es cero.

Entonces, no: no podemos observar ningún comportamiento extraño no clásico en la vida cotidiana.

Answer 7

Hay muchas cosas que tenemos ahora porque entendemos la física cuántica.
Mucha electrónica. Láseres LEDs. Ese tipo de cosas.

IBM está poniendo unos cuantos miles de millones de dólares en computación cuántica: la inversión de $ 3 mil millones de IBM en cerebros sintéticos y computación cuántica
También está el enredo cuántico, que tiene algunas implicaciones interesantes para cosas como la comunicación más rápida que la luz, el cifrado e incluso una forma de teletransportación.

Yo diría que todavía era un campo bastante interesante desde un punto de vista práctico …

Answer 8

¿Ves esta computadora / dispositivo móvil que estás usando? Se basa en la tunelización cuántica. Aproximadamente un tercio de la tecnología utilizada hoy en día es posible solo a través del conocimiento de la física cuántica. No es un tema esotérico, poco práctico.

Answer 9

Cuanto más pequeños sean los discos duros (es decir, cada año), más y más efectos cuánticos deben ser considerados. En realidad, los discos duros usan un efecto cuántico para funcionar ya.

Parece que hay una ligera implicación en tu pregunta (aunque probablemente exagerando) que alude a una pregunta que muchas personas que no están en el estudio de la física parecen tener, que es cómo todos estos locos (y caros) Los experimentos con partículas beneficiarán a los humanos en general (es decir, el Gran Colisionador de Hadrones).

Y para responder a eso desde mi punto de vista, todavía no lo sabemos. El punto es descubrir y comprender primero la física detrás de esto, y es probable que las aplicaciones que conducen a la mejora de nuestra vida cotidiana se presenten.

Algunos ejemplos de este suceso incluyen rayos X, microondas, resonancias magnéticas (o prácticamente todos los dispositivos en un hospital utilizado para tratamiento de imágenes / radiación), electricidad, magnetismo, física newtoniana (que originalmente pretendía usar para calcular la órbita de los planetas), etc.

Pero creo que sobre todo, ¿esto no te interesa y excita tu curiosidad? Aprender más sobre cómo funciona nuestro universo en sí mismo es gratificante, y es algo que los humanos como especie han estado haciendo desde el comienzo de la historia registrada. Da uso un sentido de perspectiva sobre la condición humana. Para muchos, es la búsqueda de conocimiento que nos permite vivir vidas plenas, que creo que es una de las cosas más importantes que nos llevan a mejorar nuestra vida cotidiana.