El dedo gordo y la función de onda.

Uno de los conceptos más complejos y a la vez más importantes de entender en la mecánica cuántica, es el de la función de onda, resulta que todas las partículas elementales existen en sus respectivos campos cuánticos, así, podemos hablar del campo de electrones, el campo de Higgs, el campo de quarks, etc. ya después te hablaré de todo el zoológico de partículas que existe, el caso es que, podemos imaginarnos el campo de cada partícula como una especie de retícula que llena todo el universo, y a cada casilla de esa retícula le corresponderá una probabilidad de que una partícula cualquiera, esté o no ubicada ahí, esta probabilidad es lo que llamamos la función de onda.

Imaginemos ahora una partícula cualquiera, por ejemplo, un electrón, llamémoslo Pablito, y Pablito normalmente se encuentra en uno de los átomos del dedo gordo de tu pie izquierdo, y esa retícula en la que vive Pablito y que ocupa todo el universo, se intercepta con el espacio que ocupa el dedo gordo de tu pie izquierdo en el universo, y el valor de la función de onda de Pablito, será mayor en aquellas partes de la retícula que se interceptan con el dedo gordo de tu pie izquierdo, es decir habrá una mayor probabilidad de que Pablito esté en tu pie izquierdo que fuera de él.

Pero veamos más profundamente tu pie izquierdo, supongamos que Pablito, tienen una novia llamada Lucia. Lucia es una simpática protón, y ambos viven en un átomo de hidrógeno de una de las cadenas de ADN, de una mitocondria, de una célula de la dermis del dedo gordo de tu pie izquierdo, la casa de Pablito y Lucia tiene algo así como 0,24 nanómetros de ancho, digamos que es muy pequeña, pero no hay problema, Pablito y Lucia son mucho más pequeños aun. Lucia todo el tiempo está en el centro de la casa, el núcleo, mientras que Pablito anda de allá para acá dentro de la casa, sin estarse quieto nunca, andando alrededor de Lucia, Pablito anda en lo que se denomina la nube de electrones, si volvemos a colocar la retícula del campo sobre la casa de Pablito y Lucia, resulta que nos encontramos que, el valor de la función de onda de Pablito es muchísimas veces mayor dentro de la nube de electrones de su casa, que en cualquier otra parte del dedo gordo.

Resulta que no es posible saber con certeza, donde rayos está Pablito, aun cuando está en su casa, lo que casi siempre sucede, ¿por qué?, porque Pablito está y no está, en cualquier parte de su casa en todo momento, Pablito en todo momento tiene una probabilidad mayor a cero y menor que uno, de estar en cualquier parte de su casa en un momento específico, ¿qué pasa su usamos algún mecanismo para saber donde está Pablito?, como por ejemplo si Lucia grita desde el núcleo:

• Pablito donde $#%&% estás metido, holgazán de #$&%$.

En ese momento Pablito saca la cabeza de adentro de la nube de electrones y responde en tono complaciente:

• Aquí estoy linda, que necesitas.

En ese momento se nos revela, al igual que a Lucia, exactamente donde está Pablito, entonces su función de onda para ese lugar de la retícula en particular, pasa a tener un valor igual a 1, mientras que para los demás lugares de la retícula en el resto del universo pasa a valer 0, ese momento es lo que llamamos el colapso de la función de onda de Pablito y se trata del momento en particular en que su estado, en este caso su posición, se hace conocido.

Entonces en conclusión todo el universo está lleno de campos cuánticos, que corresponden a las diferentes partículas elementales que existen y una perturbación en ese campo, como efecto del colapso de la función de onda, es lo que llamamos una partícula, sea un quark, un bosón de Higgs o Pablito.

Espero que esta breve explicación haya servido para que comprendan el concepto de campo cuántico y de función de onda, porque lo usaremos nuevamente en otros posts.

He tratado de usar un estilo un poco más humorístico para explicar el tema, espero que no haya sido demasiado pesado, además he incorporado algunas ilustraciones propias, sus comentarios serán bien recibidos, así podré saber si voy por buen camino y si les gustó voten y hagan resteem y si no también, que no van a perder nada, aprendan de cheetha, que te acusa de plagio, pero igual vota. Gracias por su atención.

Referencias:

Francisco R. Villatoro. “Qué es un electrón en la teoría cuántica de campos”. La Ciencia de la Mula Francis.
Wikipedia. “Función de Onda”, Wikipedia.
Sergio Barra. “Algunas cifras y analogías sobre los átomos”, Xataka Ciencia (2012)
Khanacademy. "Función de onda cuántica", Khanacademy