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Isabel CorderoAlberto ApariciBorja TosarJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor Socasspin 0 y estados cinglete heliofunción de onda antisimétrica heliocombinación lineal con signo menosestado triplete en átomos de heliospin cero asociado estado tripletecombinación lineal signo positivospin 0Francis VillatoroRovingerDiracHelio 3Helio 4RodingerGisbrun LandauBoséCebra
Función de onda antisimétrica Helio
Ep516: Premios Princesa de Asturias; El Enigma del He; Bacterias en Agua Pesada; Alones
13 de junio de 20257 momentos
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Francis Villatoro explica el significado del spin 0 en el contexto de los estados cinglete del helio, describiendo cómo la función de onda resultante es antisimétrica debido a una combinación lineal con un signo menos.
…de spin 1 en la que ambos electrones apuntan en el mismo sentido, los dos para arriba o los dos para abajo, sus spines. Y esos estados de spin 1 total tienen tres posibilidades: El spin 1 total, el spin puede ser menos 1, 0 o más 1. ¿Qué significa ese spin 0? Bueno, ese spin 0 significa que en el estado cinglete, con los spines, uno en el nivel 1 y otro en el nivel 2, apuntando en direcciones contrarias, ese estado es antisimétrico. Es decir, desde el punto de vista cuántico tengo una suma, una combinación lineal con un signo menos; tengo un desfase la función de onda es antisimétrica, pero en el estado De spin cero asociado al estado triplete tengo los dos spins también alineados de esta manera, pero en un estado que es simétrico, es decir, una combinación lineal con un signo positivo. Entonces tengo el estado singlete y tengo los tres estados del triplete. El del medio es muy parecido al cinglete, pero uno es antisimétrico y otro simétrico. Resulta que en las medidas de altísima precisión del estado cinglete del helio 3 y también del helio 4, la concordancia con la teoría es extrema. Es decir, lo clavamos, sabemos clavarlo a la perfección. Pero para el estado triplete nos encontramos con un…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica que resolver la ecuación de Rovinger para el helio mediante métodos numéricos parece sencillo, permitiendo incluso calcular correcciones electrodinámicas cuánticas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4helio desafíos analíticosmecánica cuántica primer cursoproblema de tres cuerpos helioproblema de tres cuerpos en helioórbitas del helio con software simbólicoestados del helio cálculo perturbativoecuación de rovinger para el heliométodos numéricos para rovingercorrecciones electrodinámicas cuánticas del helioniveles energéticos y energías de ionización…es más fácil el hidrogenoide, o sea, átomos que tienen más electrones, da igual el número que sea pero que tengan uno en la última capa porque eso los aproximas como una especie de hidrógeno modificado y así lo puedes resolver, pero es un poquito de trampa. Exactamente, el caso del helio tiene desde el punto de vista analítico, desde el punto de vista de presentarlo en un primer curso de mecánica cuántica en tercer curso de carrera o en segundo; no sé cómo se hará ahora, es un poquito más difícil porque es un problema de tres cuerpos. Dos electrones y un núcleo y el problema de tres cuerpos ya genera problemas de integrabilidad y puede tener una estructura bastante complicada. Sus órbitas, aunque bueno, en el helio no es tan complicado, pero sí es verdad que los mejores análisis matemáticos a mano, usando obviamente ordenadores, usando software de álgebra simbólica, son de hace menos de 20 años. O sea, ha habido mucha dificultad a la hora de calcular de manera perturbativa todos los estados del helio. Pero se sabe hacer. Pero bueno, lo fácil es utilizar ordenadores, utilizar métodos numéricos. Usando métodos numéricos, resolver la ecuación de Rovinger para el helio parece trivial. Y es más o menos trivial. De hecho, para el helio podemos calcular las soluciones de la ecuación de Dirac; incluso podemos calcular las correcciones introducidas por la electrodinámica cuántica porque son comparables a la resolución que podemos obtener en el laboratorio. Porque medir los niveles energéticos y las energías de ionización del hidrógeno y del helio en el laboratorio lo podemos hacer con errores de la billonesima, de doce decimales. Podemos tener una extrema precisión en las medidas experimentales, entonces uno dice: bueno, pues si, en teoría gracias a los grandes avances en métodos numéricos puedo calcular esos niveles con una precisión similar, aunque un poquito peor por ordenador; lo…
Francis Villatoro describe la estabilidad de los estados metaestables del helio, explicando que un electrón se encuentra en el nivel superior (2) mientras que otro está en el nivel 1.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6estados metaestables del helioconfiguración electrónica básica del helionivel fundamental del helio 1sespectros del helio con 12 decimalestécnicas de metrología en el helio…en métodos numéricos puedo calcular esos niveles con una precisión similar, aunque un poquito peor por ordenador; lo hacemos un poquito peor que lo que podemos hacer con el experimento, pues uno espera que haya una perfecta coincidencia y resulta que no. Hay estados del helio, estados electrónicos de los electrones en los que tengo; son metaestables. Tengo el helio en el nivel fundamental, en el nivel 1s, en el número cuántico principal igual a 1, me caben dos electrones con espines opuestos. Pero tengo estados metaestables del helio en el que Uno de los electrones está en el nivel superior, en el 2; tengo un electrón en el nivel 1 y un electrón en el nivel 2. Estos son estados metaestables, pero en el helio son lo suficientemente estables como para que podamos utilizar las técnicas de metrología de muy alta precisión para calcular sus espectros con 12 dígitos decimales. O sea que podemos aprovechar esa metaestabilidad para calcular con alta precisión, por ejemplo, las energías de ionización. Y básicamente hay dos tipos de estados cuando tengo el estado que se llama singlete, que es el estado en el que el spin que está en el…
Francis Villatoro explica el significado del spin 0 en el contexto de los estados cinglete del helio, describiendo cómo la función de onda resultante es antisimétrica debido a una combinación lineal con un signo menos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1spin 0 y estados cinglete heliofunción de onda antisimétrica heliocombinación lineal con signo menosestado triplete en átomos de heliospin cero asociado estado tripletecombinación lineal signo positivo…de spin 1 en la que ambos electrones apuntan en el mismo sentido, los dos para arriba o los dos para abajo, sus spines. Y esos estados de spin 1 total tienen tres posibilidades: El spin 1 total, el spin puede ser menos 1, 0 o más 1. ¿Qué significa ese spin 0? Bueno, ese spin 0 significa que en el estado cinglete, con los spines, uno en el nivel 1 y otro en el nivel 2, apuntando en direcciones contrarias, ese estado es antisimétrico. Es decir, desde el punto de vista cuántico tengo una suma, una combinación lineal con un signo menos; tengo un desfase la función de onda es antisimétrica, pero en el estado De spin cero asociado al estado triplete tengo los dos spins también alineados de esta manera, pero en un estado que es simétrico, es decir, una combinación lineal con un signo positivo. Entonces tengo el estado singlete y tengo los tres estados del triplete. El del medio es muy parecido al cinglete, pero uno es antisimétrico y otro simétrico. Resulta que en las medidas de altísima precisión del estado cinglete del helio 3 y también del helio 4, la concordancia con la teoría es extrema. Es decir, lo clavamos, sabemos clavarlo a la perfección. Pero para el estado triplete nos encontramos con un…
Francis Villatoro continúa explicando un método experimental para determinar la energía de ionización del helio, mencionando que se ha aplicado tanto al helio-3 como al helio-4.
Habla: Francis VillatoroSignificado #11energía de ionización helio-3estado triplete helio-4desviación nueve sigmas heliopublicaciones teóricas este año…de transición entre ese nivel muy alto de Riesberg y el estado n igual a 2 metastable, que está en ese estado triplete, y extrapolo, hago medidas para varios n, y extrapolo el resultado a n infinito y así determino el valor experimental con alta precisión. Entonces, eso se ha hecho con helio 3 y con helio 4, y en ambos casos para este estado triplete se observa que existe una desviación del orden de nueve sigmas, que no tiene una explicación todavía razonable. Y se han tenido en cuenta a nivel teórico; entonces este año se han publicado dos resultados interesantes, el resultado. que se publica en Physical Review Letters es de dos autores, Gloria Clausen y Frederick Merck, que son del ETH de Zürich, del Instituto Técnico de Zürich, donde estudió Einstein a principios del siglo XX y ellos han utilizado esta espectrocopía de átomos de…
Francis Villatoro continúa explicando las dificultades para comprender el helio, comparándolo con la comprensión tardía del color dorado del oro debido a efectos relativistas. Menciona que incluso cálculos numéricos sencillos relacionados con el helio presentan problemas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #9cálculos numéricos sencillos helioestado singlete y estado triplete spinacoplamiento de espines en el heliodesviación teoría experimento helio…Entonces, claro, cuando se plantea, pues, ¿y qué pasa con los efectos relativistas en el núcleo de oro que hace que sea dorado? Bueno, pues son cosas conocidas de hace muchísimas décadas y, sin embargo, cosas mucho más, entre comillas, triviales, como es una cosita tan sencilla desde el punto de vista numérico, como es el helio, pues resulta que con dos electrones y un núcleo, pues hay algo que no entendemos. ¿Hay algún efecto? Claro, tiene que estar asociado al spin, porque lo que diferencia el estado singlete del estado triplete es el spin. Entonces tiene que haber algún tipo de acoplamiento asociado al spin que por alguna razón desconocida nadie ha sido capaz de concebir un modelo teórico de qué le pasa a ese acoplamiento entre espines para que haya esa enorme desviación entre la teoría del experimento. Francis, yo tengo una pregunta quizás muy tonta, ¿vale? Pero ¿hay algún tipo de modelo efectivo en plan: no tengo la argumentación teórica, pero voy a intentar modelar lo que pasa? Es un poco al revés, ¿no? Que muchas veces dices, vale, no tengo ni idea de la…
Francis Villatoro explica las diferencias entre bosones y fermiones en relación con la función de onda tras intercambiar la posición de dos partículas.
Habla: Francis VillatoroPalabras #8intercambio de partículas función de ondabase de velocidad momento linealposibles resultados función de ondaintercambio de partículas y bosonesfunción de onda con fermiones cambia signofrancis villatoro explica función de onda…uno. Podré seguir perfectamente su trayectoria, pero en cuántica no; en cuántica las partículas como que pierden esa individualidad y se vuelven indistinguibles. Es una de las propiedades axiomáticas y fundamentales de la mecánica cuántica. Bien, en tres. Dimensiones, cuando tengo la función de onda que describe un grupo de partículas, pues tengo la posibilidad de intercambiar dos partículas de posición. Si la pongo en la base de velocidad o de momento lineal, cambiarlas de momento lineal a velocidad. Cuando hago ese intercambio hay dos posibilidades, la función de onda no Cambia, la función de onda es exactamente la misma, o la función de onda cambia de signo, pero solo son esas dos posibilidades; no tengo ninguna otra posibilidad. En el primer caso hablo de bosones, partículas que cuando hago ese intercambio la función de onda queda inalterada y con fermiones lo que ocurre es que cambia de signo. Pero eso es en tres dimensiones. Y eso, perdona Francis, eso es así porque, claro, el intercambio no debe resultar en nada medible, o sea, debe ser indistinguible para un observador que ya lo has intercambiado y como al final lo que nosotros observamos en la función de onda es un módulo al cuadrado, que es lo que me da las probabilidades, pues tanto si tiene un signo como el otro me va a dar la misma; el observable sería el mismo, ¿verdad?…
Francis Villatoro explica que, a pesar de compartir similitudes macroscópicas, las funciones de onda que describen un átomo y un condensado son fundamentalmente diferentes y no están directamente relacionadas.
Habla: Francis VillatoroPalabras #10condensado no se comporta como átomofunción de onda describe condensadogas de átomos millón no es átomocondensado bosé estado macroscópicoecuación de rodinger con potencial confinanteecuación de gisbrun landau y átomofunción de onda condensado sin relación directaniveles energéticos discretos en condensados…sin ningún orden de particular, pero puedo empezar por una de Cebra, Francis, que pregunta algo relacionado con este último tema, dice, si un condensado se comporta como un solo átomo, ¿qué tipo de relación existe entre ellos? Son cosas diferentes, ¿no? Bueno, lo primero, un condensado no se comporta como un átomo, ¿vale? Un condensado se describe con una única función de onda, ¿vale? Entonces, esa idea de que un gas de un millón de átomos se comporta como un único átomo no es correcta; lo correcto es decir: un átomo se describe por una función de onda y un condensado se describe por una función de onda, pero son funciones de ondas completamente diferentes, conectados completamente diferentes; el condensado Bosé tiene un estado macroscópico y tiene una Descripción muy precisa a nivel macroscópico con el equivalente clásico a una ecuación tipo ecuación de Rodinger, una ecuación de Gisbrun Landau. Pero bueno, es lo mismo; es es una ecuación muy parecida a una ecuación de Rodinger con un potencial confinante con un término de autoconfinamiento. Pero bueno, en principio no hay ninguna relación directa proyecta entre la función de onda y las propiedades de la función de onda que describe un átomo y la función de onda que describe un condensado. No existen niveles energéticos discretos entre los que se coloquen cosas ni nada por el estilo. Es una función mucho más continua, que tiene vórtices, que tiene muchas cosas que no tienen sentido en un átomo. En principio no hay ningún tipo de relación entre ellos y con QCD; en principio pues hay la relación entre comillas, hay ciertos estados, que la…