Actividad: Fundamentos de la mecánica cuántica

Actividad: Fundamentos de la mecánica cuántica

Objetivos

El objetivo de realizar la actividad es que consigas tener una visión detallada de las temáticas que contribuyeron al nacimiento de la mecánica cuántica y que siguen siendo un pilar fundamental para su desarrollo y su avance.

Con la realización de esta actividad podrás centrarte en un tema y profundizar en su contexto histórico, los científicos que participaron y las aplicaciones inmediatas o posteriores que dio lugar su desarrollo. Además, es una excelente oportunidad para discutir entre los compañeros los detalles de un campo de trabajo dentro del marco de la mecánica cuántica.

Finalmente, si eres capaz de realizar tus propias aportaciones y establecer un criterio propio, tu actividad puede ser el germen de tu primera publicación en el área.

Descripción

Los alumnos han de realizar un trabajo sobre una de las temáticas propuestas a continuación. Es recomendable que el trabajo se haga en parejas o, a lo sumo, en grupos de tres personas. Los requisitos de la actividad son:

• Se debe incluir un apartado de reflexión o aportación personal. Se puede incluir al final del trabajo en el apartado conclusiones.
• El trabajo se realizará a ser posible en Latex.
• El trabajo deberá contener cálculos o demostraciones del tema que trate.
• Se recomienda incluir una introducción histórica.

Temáticas

• Tema 1. La importancia de las simetrías en física:

• El objetivo de esta actividad es exponer la relación entre las simetrías y las leyes de conservación.
• Para contextualizar es conveniente que el alumno realice una introducción histórica para ubicar espacial y temporalmente la figura de Emmy Noether, sus investigaciones sobre el formalismo de Lagrange y los desarrollos que llevaron a cabo para enunciar sus postulados sobre la relación entre simetrías y leyes de conservación.
• El núcleo de la actividad es exponer las leyes de conservación, su relación con las magnitudes conservados y su aplicación en el campo de la física cuántica
• Como extensión a la actividad se valorará comprobar que las simetrías y las leyes de conservación van más allá de las magnitudes clásicas conocidas y cómo han dado lugar al descubrimiento de algunos números cuánticos importantes en la física de partículas.

• Tema 2. El átomo de Bohr. Evolución y descripción:

• El objetivo de esta actividad es el de exponer el germen del nacimiento de la física cuántica a través de los postulados del físico Niels Bohr.
• El alumno expondrá con el máximo detalle los postulados de Bohr y la justificación que conlleva cada uno de ellos para la explicación de los resultados obtenidos del átomo de hidrógeno.
• Es importante exponer cómo los resultados del átomo de Bohr consiguieron explicar con detalle el espectro del átomo de hidrógeno y qué aspectos quedaron pendientes para su posterior investigación.

• Tema 3. Los experimentos que contribuyeron al establecimiento de la Teoría Cuántica:

• El objetivo de esta actividad es el de seleccionar y exponer aquellos experimentos que se realizaron a principios del siglo XX y que precipitaron la construcción de la teoría cuántica.
• El alumno describirá el montaje experimental, los resultados obtenidos y las conclusiones derivadas.

• Tema 4. El oscilador armónico cuántico:

• El oscilador armónico es uno de los principales sistemas utilizados en física tanto clásica como cuántica. El objetivo de esta actividad es que el alumno realice un cálculo cuántico del oscilador armónico obteniendo todos sus niveles de energías y autofunciones.
• Es importante citar algunas de las aplicaciones que tienen los resultados del oscilador armónico.

• Tema 5. Interpretaciones de la mecánica cuántica:
• El objetivo de esta actividad es el de exponer las diferentes interpretaciones que a lo largo de tiempo han surgido y siguen apareciendo para la explicación de la teoría cuántica.
• Aunque la interpretación más aceptada es la probabilística, el alumno deberá exponer aquellas interpretaciones que tienen consistencia científica y razonar los argumentos que han conducido a su construcción.

Extensión de la actividad: 30 páginas, fuente Calibri 12 e interlineado 1,5.

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