Pregunta : ¿Todas las moléculas del mismo tipo son idénticas en el mismo sentido que todos los electrones son idénticos?
Si y no.
Hay advertencias, ¡así que por favor lea con anticipación!
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Los electrones son partículas fundamentales, y la evidencia experimental más fuerte sobre los electrones que es idéntico es el hecho de que, en una asamblea, sus estadísticas no siguen la ley de Maxwell-Boltzmann, pero en cambio la ley de Fermi-Dirac, que sólo tiene sentido para las partículas indistinguibles.
En la teoría cuántica moderna, es decir, la teoría del campo cuántico, las partículas fundamentales se entienden idénticas porque todas son excitaciones del mismo campo cuántico subyacente. Resulta que hay un campo cuántico de electrones que penetra todo, extendido por todo el universo, cuyas partículas como excitaciones se llaman electrones. Una mala analogía sería la siguiente: los gemelos sólo vienen de la misma madre, en las partículas fundamentales idénticos misma manera sólo puede venir de su ‘madre’ es decir, el campo cuántico.
Nota: Si las partículas fueran incluso ligeramente no idénticas, tendría efectos grandes y observables en cosas como las energías permitidas del átomo de Helio, algo que podríamos detectar experimentalmente y descartar la idea de partículas idénticas, pero todos los experimentos hasta la fecha junto con Varios cálculos teóricos nos muestran muy fuertemente que las partículas fundamentales son de hecho idénticas.
Ahora,
Si es posible eliminar todas las propiedades de las dos moléculas a ser el mismo, asegurándose de que todos los átomos constituyentes tienen los mismos isótopos, e incluso todos los electrones de estos átomos tienen las mismas configuraciones de giro, entonces van a ser exactamente idéntica, no hay manera que les diga aparte.
Pero hay una trampa aquí, la trampa es ‘Mecánica cuántica‘. Una forma de poder distinguir estas partículas idénticas sería rastrear constantemente su posición a medida que se mueven por el espacio (ya que estos son los objetos clásicos como bolas de billar), y ver, ahora se puede distinguir una de otra.
¿Por qué entonces, no podemos hacer esto para partículas ‘idénticas’?
¡Por el principio de incertidumbre!
Digamos que disparar dos electrones, que están etiquetados [matemáticas] e_1 [/ math] y [matemáticas] e_2 [/ math] a partir de dos electrones armas de fuego, uno contra el otro. Tenga en cuenta que aunque los dos electrones tienen exactamente la misma masa y carga, en realidad pueden distinguirse inicialmente porque provienen de dos fuentes diferentes. Sin embargo, cuando la dispersión ocurre en algún lugar y dos electrones salen después de la dispersión, vamos a perder la pista de los cuales uno es [matemáticas] e_1 [/ matemáticas] y que es [matemáticas] e_2 [/ matemáticas]. Una manera simple de pensar en esto es por el principio de incertidumbre. Sabemos que la dispersión ocurre en una determinada región, entonces conocemos [math] \ Delta x [/ math] y, por lo tanto, tendremos [math] \ Delta p [/ math]. Dado que tenemos cierta incertidumbre en el impulso, no podemos decir con certeza de qué manera iría cada uno de los electrones. Como resultado, las dos partículas con las mismas propiedades se mezclaron por completo.
Así que sí, moléculas idénticas son distinguibles, sólo a causa de su naturaleza ‘clásica’ (y también porque están compuestos por lo que uno puede tener isótopos, pero la pregunta era ‘mismo tipo e idéntica’). Si se pudiera preparar una superposición coherente de las moléculas, de modo que el principio de incertidumbre se convierte en relevante para ellos, entonces ellos también se comportarían de una manera similar a las partículas idénticas.
¡Espero que ayude!
Gracias por la A2A Alexandra Hopkins
