Cuántico

En física , un cuanto ( pl.: cuantos ) es la cantidad mínima de cualquier entidad física ( propiedad física ) involucrada en una interacción . La noción fundamental de que una propiedad puede "cuantizarse" se conoce como "hipótesis de cuantización ". ^{[ 1 ]} Esto significa que la magnitud de la propiedad física solo puede tomar valores discretos que consisten en múltiplos enteros de un cuanto. Por ejemplo, un fotón es un solo cuanto de luz de una frecuencia específica (o de cualquier otra forma de radiación electromagnética ). De manera similar, la energía de un electrón ligado dentro de un átomo está cuantizada y solo puede existir en ciertos valores discretos. ^{[ 2 ]} Los átomos y la materia en general son estables porque los electrones solo pueden existir en niveles de energía discretos dentro de un átomo. La cuantización es uno de los fundamentos de la física mucho más amplia de la mecánica cuántica . La cuantización de la energía y su influencia en cómo interactúan la energía y la materia ( electrodinámica cuántica ) es parte del marco fundamental para comprender y describir la naturaleza.

El concepto moderno del cuanto en física se origina el 14 de diciembre de 1900, cuando Max Planck presentó sus hallazgos a la Sociedad Alemana de Física . Demostró que modelar osciladores armónicos con niveles de energía discretos resolvía un problema de larga data en la teoría de la radiación del cuerpo negro . ^{[ 3 ] : 15 [ 4 ]} En su informe, Planck no utilizó el término cuanto en el sentido moderno. En cambio, empleó el término Elementarquantum para referirse al "cuanto de electricidad", ahora conocido como carga elemental . Para la unidad más pequeña de energía, empleó el término Energieelement , "elemento de energía", en lugar de llamarlo cuanto . ^{[ 5 ]}

Poco después, en un artículo publicado en Annalen der Physik , ^{[ 6 ]} Planck introdujo la constante h , a la que denominó "cuanto de acción " ( elementares Wirkungsquantum ) en 1906. ^{[ 5 ]} En este artículo, Planck también informó valores más precisos para la carga elemental y el número de Avogadro - Loschmidt , el número de moléculas en un mol de sustancia. ^{[ 7 ]} La ​​constante h se conoce ahora como la constante de Planck . Tras la validación de su teoría, Planck recibió el Premio Nobel de Física por su descubrimiento en 1918. ^{[ 8 ]}

En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación electromagnética existe en paquetes espacialmente localizados que denominó "cuantos de luz" ( Lichtquanta ). ^{[ 5 ] [ 9 ]} Einstein pudo utilizar esta hipótesis para reformular el tratamiento de Planck del problema del cuerpo negro en una forma que también explicaba los voltajes observados en los experimentos de Philipp Lenard sobre el efecto fotoeléctrico . ^{[ 3 ] : 23} Poco después, se introdujo el término "cuanto de energía" para la cantidad hν . ^{[ 10 ]}

Aunque la cuantización se descubrió por primera vez en la radiación electromagnética , describe un aspecto fundamental de la energía que no se limita solo a los fotones. ^{[ 11 ]} En un intento por armonizar la teoría con el experimento, Max Planck postuló que la energía electromagnética se absorbe o emite en paquetes discretos, o cuantos. ^{[ 12 ]}

• Introducción a la mecánica cuántica
• Historia de la mecánica cuántica
• Geometría cuántica

• Hoffmann, Banesh (1959). La extraña historia del cuanto: Un relato para el lector general sobre el desarrollo de las ideas subyacentes a nuestro conocimiento atómico actual (2.ª  ed.). Nueva York: Dover. ISBN 978-0-486-20518-2.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
• Mehra, Jagdish ; Rechenberg, Helmut ; Mehra, Jagdish; Rechenberg, Helmut (2001). El desarrollo histórico de la teoría cuántica. 4: Pt.1, las ecuaciones fundamentales de la mecánica cuántica, 1925-1926 (1.ª  ed. impresa en rústica). Nueva York Heidelberg: Springer. ISBN 978-0-387-95178-2.
• M. Planck, Un estudio de la teoría física , trad. de R. Jones y DH Williams, Methuen & Co., Limited., Londres 1925 (edición de Dover, 17 de mayo de 2003, ISBN 978-0486678672), incluyendo la conferencia del Premio Nobel.
• Rodney, Brooks (14 de diciembre de 2010) Campos de color: La teoría que se le escapó a Einstein . Allegra Print & Imaging. ISBN 979-8373308427