Erwin Schrödinger fue el físico que desarrolló una ecuación sumamente relevante dentro de la mecánica cuántica de carácter ordinario.
Ecuación de Schrödinger es la denominación que recibe un fundamento clave para la mecánica cuántica de enfoque no relativista que, en un primer momento, fue considerada como una simple ecuación de movimiento basada en un campo material cuya propagación presentaba formato de onda. Según sostienen expertos en ciencia, puede entenderse a este desarrollo como equivalente, pero a nivel cuántico, al valor que, dentro de la mecánica clásica, poseen las leyes de Newton (en concreto, el segundo principio).
Se trata de un aporte realizado en 1925 por Erwin Schrödinger, un filósofo y físico de origen austríaco que se naturalizó irlandés. En 1933, en el mismo año que Paul Dirac, Erwin obtuvo el Premio Nobel de Física.
La ecuación que lleva su apellido (presente asimismo en el nombre de un experimento mental popularizado como gato de Schrödinger) se aprovecha en numerosas disciplinas y actividades, aunque en escenarios relativistas se suele sustituir por tratamientos enlazados a la teoría cuántica de campos.
TemasCaracterísticas de la ecuación de Schrödinger
Según se advierte al repasar la teoría, la ecuación de Schrödinger (que ha sido catalogada como una ecuación en derivadas parciales en la cual aparecen operadores lineales) permite describir, en un marco no relativista, cómo es, desde un punto de vista temporal, la evolución de las partículas subatómicas (conjunto que agrupa a las partículas elementales y a las compuestas) que son cuánticas con masa.
Hay que tener en cuenta cada situación física para establecer qué forma va a adquirir dicha ecuación de acuerdo a las circunstancias. La estructura más extendida representa a un sistema que va evolucionando con el transcurso del tiempo por medio de una ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo. Aparecen en ella, por ejemplo, la constante de Planck, la función de onda correspondiente al sistema cuántico y el operador Hamiltoniano.
Existe, de igual manera, una ecuación de Schrödinger que es independiente del tiempo. Sirve para predecir la probabilidad de que una función de onda exhiba una apariencia de onda estacionaria. Es una variante que se caracteriza por describir un estado estacionario, siempre y cuando el Hamiltoniano no resulte dependiente de la cuestión temporal.
Al hacer foco en las particularidades de la ecuación de Schrödinger conviene no pasar por alto las limitaciones que presenta. En este sentido es enriquecedor saber que se trata de una ecuación de índole no relativista reservada para trabajar con partículas que, en comparación con el valor resultante de la energía en reposo al dividirse por la velocidad de la luz, reflejen un momento lineal chico. Si este requisito no se cumple, entonces ganan protagonismo alternativas como la ecuación de Klein-Gordon o la ecuación de Dirac. También hay fallas en la incorporación adecuada del espín de cada partícula. Por ese motivo, Wolfgang Pauli la reformuló a través de la llamada ecuación de Schrödinger-Pauli o simplemente ecuación de Pauli, donde se contempla la interacción que involucra al campo electromagnético y al espín.
La ecuación de Schrödinger tiene en la mecánica cuántica un rol o valor similar al de la segunda ley de Newton dentro de la mecánica clásica.
Aplicaciones
La ecuación de Schrödinger tiene múltiples aplicaciones. Es una herramienta útil, por ejemplo, dentro de la física de semiconductores, así como también son objeto de interés para aquellos que se dedican a la criptografía o al ámbito de la microelectrónica.
La versión no relativista de la ecuación de Schrödinger, por sumar precisiones, se aprovecha en partículas simples que se mueven en campos eléctricos (al respecto es importante aclarar que no aplica en campos magnéticos).
La formulación y resolución de esta ecuación se enseña en capacitaciones (clases universitarias, cursos, etc) que hacen hincapié en fenómenos y problemas de química y física cuántica. El objetivo es que los estudiantes puedan comprenderla, dominarla y aplicarla para solucionar cuestiones vinculadas a la dinámica cuántica.
Una partícula que viaja con libertad mediante el espacio libre se representa con una función de onda capaz de satisfacer la ecuación de raíz no relativista identificada con el apellido del físico Erwin Schrödinger.
Novedades vinculadas a la ecuación de Schrödinger
Las investigaciones y los abordajes en torno a la ecuación de Schrödinger no se detienen con el paso de los años. Gracias a desarrollos, estudios y pruebas que se van realizando, con cierta frecuencia salen a la luz novedades al respecto.
En el último tiempo, por enumerar algunas actividades sobre el tema, se ha dictado un seminario centrado en las posibilidades de resolución que ofrece la computación cuántica para la ecuación de Schrödinger. Sacándole provecho a la inteligencia artificial, por otra parte, varios investigadores nucleados en una universidad alemana pudieron resolver la ecuación de manera original, consiguiendo una conjugación de eficiencia computacional y efectividad sin precedentes. Este anuncio, así como el logro dado a conocer, contribuye a que la química cuántica evolucione cada vez más.
Cómo las ondas se propagan a lo largo de un disco astrofísico es otra respuesta que puede encontrarse de la mano de la ecuación de Schrödinger. Un profesor llamado Konstantin Batygin ha descubierto que este recurso puede emplearse para detallar cómo determinadas estructuras de perfil astronómico irán evolucionando a largo plazo. De acuerdo al trabajo de este estudioso, las deformaciones que se evidencian a gran escala en una serie de discos astrofísicos exhiben un comportamiento parecido al de las partículas.
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