Nociones de Física cuántica y radiactividad

  La física cuántica es la rama de la ciencia que estudia las

características, comportamientos e interacciones

de partículas a nivel atómico y subatómico.

se hará hincapié en algunos temas solamente,

vamos a hacer una introducción a la dualidad onda-partícula u onda-corpúsculo.

Introducción a la desintegración atómica y a la radiactividad.

Introducción a la teoría general de la relatividad o relatividad general.

Click para ver un poco de historia y grandes aportes en la física cuántica

Dualidad Onda-Partícula

 Las partículas subatómicas como los electrones y los fotones (partículas de luz)
pueden comportarse tanto como ondas como partículas
Si una partícula actúa como una onda, debería tener una longitud de onda y una frecuencia.

Una partícula libre con masa en reposo “m”,

que se mueva a rapidez “v” no relativista,

debería tener una longitud de onda relacionada con su cantidad de movimiento

𝑝 = 𝑚.𝑣 exactamente en la misma forma que un fotón,

como expresa la ecuación 𝜆 = ℎ/𝑝.

Entonces, la longitud de onda de De Broglie para una partícula es

𝜆 = ℎ/𝑝 = ℎ/𝑚.𝑣 donde h es la constante de Planck,

la cual proporciona el eslabón de unión entre las naturalezas ondulatoria y de partícula,

tanto de la materia como de la radiación.

La constante de Planck es tan pequeña (6.63 𝑥 10-34  𝐽.𝑠)

que las longitudes de onda de un objeto ordinario ç

son mucho menores que el tamaño de un núcleo,

razón por la cual no se puede observar el comportamiento ondulatorio de los mismos.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

No podemos conocer simultáneamente con total precisión

la posición y el momento (velocidad y dirección) de una partícula.

Cuanto más precisamente conocemos uno, menos conocemos el otro.

: Es la incertidumbre de la posición donde se encuentra una partícula.

: es la incertidumbre del momento, para partículas de masa definida. 

h es la constante de Planck (para simplificar, suele escribirse ћ)

El valor conocido de la constante de Planck es:

Experimento de la Doble Rendija

El experimento fue realizado en 1801 por Thomas Young (1773-1829),

en un intento de discernir la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz.

Young comprobó un patrón de interferencias en la luz

procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas,

resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

 Radiactividad y Física Nuclear ☢️

La radiactividad es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable libera energía y partículas para volverse más estable.

Este fenómeno ocurre en elementos como el uranio, el radio y el plutonio.

Tipos de Radiación

 Existen tres tipos principales de desintegración radiactiva,

cada una liberando una partícula diferente.

Radiación Alfa (α): Un núcleo inestable emite una partícula alfa,

que es un núcleo de helio (dos protones y dos neutrones).

Es pesada y se detiene fácilmente, incluso por una hoja de papel.

Radiación Beta (β): Un neutrón se convierte en un protón,

emitiendo un electrón de alta energía (partícula beta).

Es más penetrante que la radiación alfa

y puede ser detenida por una lámina de aluminio.

Radiación Gamma (γ): Un núcleo excitado libera energía

en forma de fotones de alta energía (ondas electromagnéticas).

Es la más peligrosa y penetrante, requiriendo plomo u hormigón para detenerla.