Applets

http://www.walter-fendt.de/ph14s/lawdecay_s.htm http://www.walter-fendt.de/ph14s/bohrh_s.htm http://www.walter-fendt.de/ph14s/timedilation_s.htm

Ley de la Desintegración Radiactiva

La ley de la desintegración radiactiva predice el decrecimiento con el tiempo del número de núcleos de una sustancia radiactiva dada que van quedando sin desintegrar. Los círculos rojos de esta simulación representan 1000 núcleos atómicos de una sustancia radiactiva cuyo tiempo de vida media (T) es 20 segundos. El diagrama de la parte inferior de la aplicación representa la fracción de núcleos sin desintegrar (N/N₀) en un tiempo dado t, de acuerdo a la ley siguiente:

N   =   N0 ·   2-t/T

N .... número de núcleos sin desintegrar
N₀ ... número de núcleos que hay inicialmente
t .... tiempo
T .... tiempo de vida media

En el momento de iniciar la aplicación con el botón verde, los núcleos atómicos comienzan a desintegrarse (el color cambia del rojo al negro). Se puede parar o continuar la aplicación utilizando el botón "Pausa / Reanudar". En este caso, aparece en el diagrama un punto azul para la fracción de núcleos todavía sin desintegrar en el instante de tiempo correspondiente. (¡Nótese que a menudo estos puntos no quedan exactamente sobre la curva!). Mediante el botón "Inicio" se vuelve al estado inicial.

Es posible encontrar la probabilidad de "supervivencia" durante cierto intervalo de tiempo de un núcleo atómico dado. Dicha probabilidad es del 50 % para el tiempo de vida media. Para un intervalo de tiempo doble al de vida media (2T), la probabilidad es de sólo del 25 % (la mitad del 50 %), o del 12,5 % (la mitad de 25 %) si el intervalo es triple (3T), y así sucesivamente.

Sin embargo, no se puede predecir el tiempo de desintegración de un núcleo atómico. Por ejemplo, aun cuando la probabilidad de desintegración en el segundo siguiente sea del 99 %, es con todo posible (aunque improbable) que el núcleo se desintegre al cabo de millones de años.

 

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Applets Física

URL: http://www.walter-fendt.de/ph14s/lawdecay_s.htm
© Walter Fendt, 16 Julio 1998
© Traducción: Juan Muñoz, 9 Marzo 1999
Última modificación: 19 Enero 2003

Aplicaciones de la Teoría Cuántica

La teleportación de hombres, aunque en un futuro lejano, es una de las aplicaciones más atractivas de la mecánica cuántica…

 El marco de aplicación de la Teoría Cuántica se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica (en el diseño de transistores, microprocesadores y todo tipo de componentes electrónicos), en la física de nuevos materiales, (semiconductores y superconductores), en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica (láseres, tomógrafos, etc.), en la criptografía y la computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano.

Ley de la Desintegración Radiactiva

La ley de la desintegración radiactiva predice el decrecimiento con el tiempo del número de núcleos de una sustancia radiactiva dada que van quedando sin desintegrar. Los círculos rojos de esta simulación representan 1000 núcleos atómicos de una sustancia radiactiva cuyo tiempo de vida media (T) es 20 segundos.

DESARROLLO HISTORICO DE LA FISICA CUANTICA

El siglo XX estuvo marcado por el desarrollo de la física como ciencia capaz de promover el desarrollo tecnológico. A principios de este siglo los físicos consideraban tener una visión casi completa de la naturaleza. Sin embargo pronto se produjeron dos revoluciones conceptuales de gran calado: El desarrollo de la teoría de la relatividad y el comienzo de la mecánica cuántica.

En 1905 Albert Einstein, formuló la teoría de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo. La relatividad formula ecuaciones diferentes para la transformación de movimientos cuando se observan desde distintos sistemas de referencia inerciales a aquellas dadas por la mecánica clásica. Ambas teorías coinciden a velocidades pequeñas en relación a la velocidad de la luz. En 1915 extendió la teoría especial de la relatividad para explicar la gravedad, formulando la teoría general de la relatividad, la cual sustituye a la ley de la gravitación de Newton.

En 1911 Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas. A los componentes de carga positiva de este núcleo se les llamó protones. Los neutrones, que también forman parte del núcleo pero no poseen carga eléctrica, los descubrió Chadwick en 1932.

En los primeros años del Siglo XX Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la teoría cuántica a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En esta teoría, los niveles posibles de energía pasan a ser discretos. En 1925 Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la mecánica cuántica, en la cual explican las teorías cuánticas precedentes. En la mecánica cuántica, los resultados de las medidas físicas son probabilísticos; la teoría cuántica describe el cálculo de estas probabilidades.

La mecánica cuántica suministró las herramientas teóricas para la física de la materia condensada, la cual estudia el comportamiento de los sólidos y los líquidos, incluyendo fenómenos tales como estructura cristalina, semiconductividad y superconductividad. Entre los pioneros de la física de la materia condensada se incluye Bloch, el cual desarrolló una descripción mecano-cuántica del comportamiento de los electrones en las estructuras cristalinas (1928).

La teoría cuántica de campos se formuló para extender la mecánica cuántica de manera consistente con la teoría especial de la relatividad. Alcanzó su forma moderna a finales de los 1940s gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga y Dyson. Ellos formularon la teoría de la electrodinámica cuántica, en la cual se describe la interacción electromagnética.

La teoría cuántica de campos suministró las bases para el desarrollo de la física de partículas, la cual estudia las fuerzas fundamentales y las partículas elementales. En 1954 Yang y Mills desarrollaron las bases del modelo estándar.

Experimento de Michelson y Morley

El experimento de Michelson y Morley fue uno de los más importantes y famosos de la historia de la física. Realizado en 1887 por Albert Abraham Michelson (Premio Nobel de Física, 1907 )y Edward Morley, está considerado como la primera prueba contra la teoría del éter. El resultado del experimento constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein