¿A qué tamaño comienzan a ceder los efectos cuánticos a los clásicos?

La respuesta de Victor Toth no es del todo correcta porque existen fenómenos cuánticos que se correlacionan directamente con el tamaño … eche un vistazo a los puntos cuánticos, los pozos cuánticos, todo lo relacionado con el efecto de magnetorresistencia gigante, el confinamiento cuántico … Incluso el experimento de doble ranura para electrones solo funciona si Las rendijas tienen un ancho y están separadas por una longitud comparable a la longitud de onda del electrón.

Los efectos dependientes del tamaño no son algo exclusivo de la mecánica cuántica. Puedes verlos todo el tiempo. Cada vez que un sistema es más pequeño que una longitud característica (es decir, la longitud de onda del electrón) aparecen nuevos fenómenos.

Otro ejemplo: trate de retener el agua con las manos. No puedes, se cae y haces un desastre. Sin embargo, mira cómo bebe una hormiga pequeña … Puede contener una pequeña gota de agua entre sus mandíbulas sin problema. ¿Cuál es la longitud característica de este sistema? puede calcularlo a partir de la proporción de la “energía del volumen” (energía que escala con el volumen del agua, energía gravitatoria potencial, entre otros) y “energía de superficie” (asociada a la tensión superficial).

Entonces, diría que comenzará a ver efectos cuánticos evidentes cuando la longitud característica del sistema sea menor o comparable a cierta longitud asociada a una partícula fundamental o que aparezca en alguna ecuación relacionada con QM.

Un ejemplo particular: las propiedades ópticas de un material están relacionadas con su estructura de banda cerca del nivel de energía de Fermi (si eso es demasiado técnico, me refiero a los electrones menos limitados en el material). Los estados de energía disponibles para los electrones son más o menos continuos (a excepción de un intervalo de banda eventual donde no hay estados) para un sólido voluminoso. Esta es una consecuencia directa de que los límites del sólido están muy lejos para la mayoría de los electrones (las condiciones de contorno en la ecuación de Schrodinger se establecen en el infinito). ¿Este material emitiría o absorbería la luz con la que lo haría en un espectro muy amplio?
Ahora imaginemos una losa muy delgada del mismo material … solo de unos pocos nanómetros de espesor. Las condiciones límite ya no están en el infinito y, como consecuencia, los estados de energía disponibles de los electrones están lejos en energía. Esta separación se puede mostrar a escala con L = sqrt (h / m) donde m es la masa efectiva de los electrones en el material. Como resultado, el espectro de emisión / absorción muestra ahora picos muy estrechos. Esta losa se conoce como pozo cuántico

En este caso, la “fenomenología clásica” dio paso a los “fenómenos cuánticos”, ya que uno de los tamaños del sistema se hizo comparable o más pequeño que L, la longitud característica del sistema … que es lo que siempre he dicho.

Fuente: Especialista en física.

Espero que eso responda la pregunta!

En la teoría cuántica de campos (la única teoría que tiene sentido) todo está hecho de cuantos de campo (los llamo “trozos de campo”), y la respuesta a la pregunta es: cuando hay suficientes cuantos. No hay una línea divisoria clara. Considere el famoso experimento de dos rendijas en el que los fotones pasan a través de una pantalla de doble rendija y luego golpean la pantalla del detector. Si miramos cada fotón, estamos viendo efectos cuánticos, como se muestra en la siguiente imagen. (Cada punto muestra la detección de un solo fotón).

Pero si tenemos suficientes fotones, como en la siguiente foto, el patrón se explica por la teoría electromagnética clásica.

Estas cifras están tomadas de mi libro, y animo a cualquiera que quiera ver por qué QFT tiene tanto sentido al menos para leer los Capítulos 1 y 10, los cuales están disponibles de forma gratuita en quantum-field-theory.net.

No es el tamaño … es el número de grados de libertad.

Es decir, es la cantidad de formas independientes en que una cosa puede moverse, rotar, vibrar o hacer cualquier otra cosa que pueda hacer.

Una partícula elemental tiene pocos grados de libertad, por lo que tiende a tener un comportamiento cuántico.

Pero una gran cantidad de helio líquido (por ejemplo, un vaso) se enfría lo suficiente como para que la mayoría de sus átomos estén en un estado fundamental, también tendría solo unos pocos grados efectivos de libertad y, por lo tanto, también tendrá un comportamiento cuántico.

O si quieres algo realmente grande, se cree que el núcleo de una estrella de neutrones se encuentra en un estado superfluido / superconductor, por lo que exhibe un comportamiento cuántico a pesar de ser del tamaño de Manhattan y más masivo que el Sol.

No, no hay límite de tamaño.

El aumento se debió en parte a la catástrofe ultravioleta, donde la predicción haría que un cuerpo radiante emitiera una enorme cantidad de rayos ionizantes que obviamente no suceden. Este es otro efecto cuántico, la energía de la luz se cuantifica en paquetes llamados fotones y cada fotón transporta energía relacionada con la frecuencia de la luz. Obviamente, esto no depende del tamaño, ya que el objeto en cuestión es cualquier cuerpo radiante, como una bombilla, o el sol, o incluso nosotros.

Si desea un ejemplo de función de onda posicional macroscópica, puede consultar el teorema de Bell.

Cuando la acción asociada con el efecto es tan grande que la adición o eliminación de un cuanto de acción es irrelevante.