El mejor ejemplo de aplicación del fenómeno de la mecánica cuántica en nuestra tecnología cotidiana es el diodo de túnel. Es un diodo, una especie de dispositivo semiconductor, pero a diferencia de una unión pn normal diodo, conduce en ambos sentidos. Esto se debe a una peculiaridad del proceso de fabricación: la concentración de impurezas (dopante) es intencionalmente alta, y el semiconductor se vuelve un poco más como un conductor (resistencia pequeña):
Diodo de túnel: fuente de imagen Wikimedia Commons
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Ahora el fenómeno mecánico cuántico que encuentra aplicación aquí es el túnel cuántico. El túnel cuántico es un fenómeno único en la mecánica cuántica, que permite que un electrón desafíe las leyes clásicas, al pasar de un estado de energía más bajo a uno más alto (contraintuitivamente). Puedes entender la situación tomando el ejemplo de una persona que está parada frente a una montaña. Para llegar al otro extremo, tiene que gastar mucha energía en escalar la colina. Sin embargo, la mecánica cuántica permite un truco aquí, es decir, un túnel. Si la persona tiene éxito en encontrar un túnel, puede ir al otro extremo, a pesar de que tiene menos energía, de alguna manera. él ha hecho un túnel a través de la barrera.
Además del diodo de túnel, este fenómeno de túnel cuántico encuentra aplicaciones en muchos más sistemas físicos, como el diodo Zener, el microscopio de túnel de escaneo.
Otro uso importante del fenómeno cuántico son las máquinas de PET. La máquina PET nos permite mapear, o formar imágenes en tiempo real de nuestros órganos internos, al detectar la firma de rayos gamma producida por la aniquilación de positrones.
Las máquinas de resonancia magnética utilizan la precesión de espín nuclear para obtener imágenes del cuerpo. Este tipo de precesión de espín es un fenómeno puramente cuántico.
El láser se basa en la naturaleza discreta de los niveles de energía atómica (los cuantos).
Por lo tanto, el punto discutible es que todo en nuestro mundo funciona inherentemente sobre la base de la mecánica cuántica, a pesar de que el fenómeno es macroscópico o microscópico. La mecánica cuántica nos proporciona herramientas adecuadas para comprender cuántos fenómenos suceden. Muy poco en el campo de la química tiene sentido en detalle sin la mecánica cuántica. ¿Por qué la madera es marrón y las hojas verdes y yodo amarillas? ¿Qué productos químicos son estables versus inestables? ¿Por qué los diferentes elementos reaccionan de diferentes maneras? ¿Por qué los cristales de sal forman cubos mientras que el hielo forma hexágonos?
Ninguna de estas preguntas puede responderse de manera correcta y consistente, excepto en el marco de la química cuántica (y sus consecuencias como la hibridación orbital, los electrones deslocalizados, la estabilización de resonancia, el principio de exclusión de Pauli, los orbitales de electrones, las interacciones de fotones y electrones, etc. etc.)
“Todo lo que ves y todo lo que observas es un resultado directo de algún fenómeno cuántico subyacente, pero somos nosotros quienes vemos, pero no observamos”.
