Efecto tunel, transportame Scotty...

amart29 (71)in #spanish • 7 years ago (edited)

«Aquellos que no quedan disgustados, la primera vez que inician con la mecánica cuántica, seguramente no la entendieron.»

Niels Bohr

Imaginemos la siguiente situación, millones de electrones, dentro de los cuales va nuestro amigo Pablito, salen disparados de una suerte de cañón de electrones, como si de un phaser se tratara, y van dirigidos, a una velocidad descomunal, a chocar contra una pared, ¿qué creen que pasará?

Pablito cia.jpg

Pablito y sus amigos camino al desastre

Lo obvio es pensar que, como el exterior de los atomos de la pared está formado por electrones, y que tanto estos como los de la estampida tienen una carga eléctrica negativa y cargas iguales se repelen, entonces la estampida de electrones será repelida, rebotando estos en todas direcciones como pelotas en un juego de fronton, y es cierto, casi todos los electrones son repelidos, pero como diría Cantinflas, “ahí está el detalle”, casi todos..., no todos. Por alguna misteriosa razón, algunos electrones reaparecen al otro lado de la pared, tras aparentemente desaparecer al acercarse a ella, como si hubiesen encontrado un camino a través de la pared para pasar al otro lado, un túnel.

Pablito y sus amigos despues de pasar la pared

¿Qué ha pasado?, en realidad han atravesado la pared por algún misterioso camino, no, la realidad es más intrigante aun, Pablito y sus amigos, se han “teletransportado”. Si como si de Star Trek se tratara, un pequeño grupo de electrones contrario a lo que las leyes de la física parecen indicar se han desvanecido y reaparecido al otro lado de la pared, ¿cómo es esto posible?.

Pues es algo simple, las leyes de la física que rigen el mundo que percibimos con nuestros sentidos, no funcionan a nivel cuántico, el mundo cuántico no es igual de intuitivo. Recuerdan que en un post anterior les hable de la función de onda, lo pueden revisar aquí, la función de onda nos dice cuál es la probabilidad de que una partícula, un electrón en nuestro caso, se encuentre en un lugar específico del campo de electrones, cada posición posible del campo de electrones tendrá una probabilidad mayor a cero y menor a uno de que nuestro electrón, Pablito, esté en ella.

Quiere decir que si medimos, con algún dispositivo, la posición de Pablito al acercarse a la pared, poco antes de ser repelido por la carga negativa de ésta y luego de un momento medimos nuevamente su posición y lo encontramos al otro lado de la pared, parecerá que se ha "teletransportado", pero a nivel cuántico lo que en realidad está sucediendo es que, como el campo de electrones ocupa todo el espacio que nos rodea, los electrones también tendrán una probabilidad de estar detrás de la pared, ¿qué quiere decir esto?, que, en efecto, al momento de hacer colapsar la función de onda de los electrones de la estampida, encontraremos que la mayoría de ellos ha rebotado, pero una pequeña cantidad, producto de esta cualidad probabilística de la posición de las partículas cuánticas, estarán al otro lado de la pared. Este fenómeno es denominado efecto túnel.

Evaluemos las posibilidades de esto, que tal si te digo que existe la probabilidad de que un buen día te despiertes en la mañana y al poner los pies en el suelo te encuentras con que tú y tu cama están en medio del desierto del Sahara, o la Antártida, o en cualquier lugar remoto que se te pueda ocurrir, te has “teletransportado”. Desde el punto de vista de la física cuántica, esto es posible, claro implicaría que todas las partículas que conforman tu cuerpo se “teletransportaran” repentinamente por efecto túnel, a ese lugar remoto, por supuesto, la probabilidad de que esto ocurra es menos que irrisoria, pero existe.

Una característica interesante del efecto túnel es la posibilidad de manipular la materia a nivel atómico, creen que no se puede, pues miren el siguiente video:

"Un niño y su átomo". Video desarrollado por IBM, tomado del canal de IBM en YouTube

Cada uno de los pequeños puntos que conforman las figuras de la animación, en un átomo, cuya posición es manipulada a través de un artilugio llamado microscopio de efecto túnel, el cual aprovecha esta propiedad, para revelar la posición de átomos particulares en una muestra, además por el mismo efecto, es capaz de cambiar la posición de estos átomos logrando hacer animaciones como la de arriba, hay que ver como se divierten los científicos.

El efecto túnel también hace posible la fusión nuclear en las estrellas, cuando al estar tan próximos los núcleos atómicos de hidrógeno, algunos superan la barrera de potencial que representa el campo eléctrico positivo de otro núcleo, acercándose lo suficiente como para permitir que la fuerza nuclear fuerte actué atrayéndolos y fusionándolos en un núcleo de helio, liberando luz y calor en el proceso.

Bien con esto concluye la explicación del efecto túnel, espero que haya sido de su agrado, si fue así, dejen su voto y compartan, no sean tímidos. Hasta el próximo post.

Texto y dibujos originales de @amart29, Barcelona, Venezuela, junio de 2018

Fuentes:

Wikipedia. “Efecto túnel”, Wikipedia
Cuentos Cuánticos. “El efecto túnel“, Cuentos Cuánticos
Toledo Diaz, M. “Efecto túnel cuántico”, Fisicotrónica
Santaolalla, J. “¿Es posible atravesar una pared? | El EFECTO TÚNEL“, Date un Voltio, canal de YouTube
Crespo, J. L. “Teletransporte y el Efecto Túnel“, Quantum Fracture, canal de YouTube

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7 years ago in #spanish by amart29 (71)

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carlota67 (25) 7 years ago

muy buen post @amart29. Me gustó mucho, sobre todo tus ilustraciones. 😂
Ojalá en algún momento pudieras escribir una publicaciones donde nos puedas enseñar cómo realizarlas, eso confiando en que tengamos la habilidad para hacerlo 😝

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