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Salto cuántico

Un salto cuántico es la transición abrupta de un sistema cuántico ( átomo , molécula , núcleo atómico ) de un estado cuántico a otro, de un nivel de energía a otro. Cuando el si...

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Un salto cuántico es la transición abrupta de un sistema cuántico ( átomo , molécula , núcleo atómico ) de un estado cuántico a otro, de un nivel de energía a otro. Cuando el sistema absorbe energía, se produce una transición a un nivel de energía superior ( excitación ); cuando el sistema pierde energía, se produce una transición a un nivel de energía inferior.

El concepto fue introducido por Niels Bohr en su modelo de Bohr de 1913 .

Un salto cuántico es un fenómeno propio de los sistemas cuánticos que los distingue de los sistemas clásicos, donde las transiciones se producen gradualmente. En mecánica cuántica, estos saltos se asocian con la evolución no unitaria de un sistema cuántico durante la medición.

Un salto cuántico puede ir acompañado de la emisión o absorción de fotones ; la transferencia de energía durante un salto cuántico también puede producirse mediante transferencia de energía resonante no radiativa o en colisiones con otras partículas.

En la física moderna, el concepto de salto cuántico se usa raramente; por regla general, los científicos hablan de transiciones entre estados cuánticos o niveles de energía.

Transición electrónica atómica

Diagrama de Grotrian de un sistema cuántico de 3 niveles con frecuencias de transición características,ω{\displaystyle \omega }12 yω{\displaystyle \omega }13 y tiempos de vida del estado excitadoΓ{\displaystyle \Gamma }2 yΓ{\displaystyle \Gamma }3

Las transiciones electrónicas atómicas provocan la emisión o absorción de fotones . Su estadística es poissoniana y el tiempo entre saltos se distribuye exponencialmente . [ 1 ] La constante de tiempo de amortiguación (que varía desde nanosegundos hasta unos pocos segundos) se relaciona con el ensanchamiento natural, de presión y de campo de las líneas espectrales . Cuanto mayor sea la separación energética de los estados entre los que salta el electrón, menor será la longitud de onda del fotón emitido.

Señales de la cámara EMCCD y del tubo fotomultiplicador mientras se producen saltos cuánticos en la transición de 674 nm de 88 Sr +

En una trampa de iones , los saltos cuánticos se pueden observar directamente al dirigir radiación a un ion atrapado a dos frecuencias diferentes para impulsar transiciones electrónicas. [ 2 ] Esto requiere que se excite una transición fuerte y una débil (denominadasω{\displaystyle \omega }12 yω{\displaystyle \omega }13 respectivamente en la figura de la derecha). El nivel de energía del electrón,|2⟩{\displaystyle |2\rangle }, tiene una vida útil corta,Γ{\displaystyle \Gamma }2 que permite la emisión constante de fotones a una frecuenciaω{\displaystyle \omega }12 que pueden ser captadas por una cámara y/o un tubo fotomultiplicador . Estado |3⟩{\displaystyle |3\rangle }tiene una vida relativamente largaΓ{\displaystyle \Gamma }3 que provoca una interrupción de la emisión de fotones ya que el electrón se almacena en un estado mediante la aplicación de luz con frecuencia ω{\displaystyle \omega }13. El oscurecimiento del ion es una observación directa de saltos cuánticos.

Transición electrónica molecular

Referencias

  1. ↑ Deléglise, S. "Observando los saltos cuánticos de la luz" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 7 de noviembre de 2010. Recuperado el 17 de septiembre de 2010 .
  2. ↑ Foot, CJ (2005). Física atómica . Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-152314-4OCLC 181750270​​ 

Fuentes

  • ¿Existen saltos cuánticos?
  • «¡ No hay saltos cuánticos, ni partículas! » por HD Zeh, Physics Letters A172 , 189 (1993).
  • Gleick, James Gleick (21 de octubre de 1986). "Los físicos finalmente presencian el salto cuántico" . New York Times . Ciudad de Nueva York . Consultado el 23 de agosto de 2013 .
  • Der Quantensprung im Bohrschen Atommodell Frühe Quantenphysik
  • Der Quantensprung Die zweifelhafte Karriere eines Fachausdrucks (ZEIT 1996)
  • MB Plenio y PL Knight El enfoque del salto cuántico para la dinámica disipativa en óptica cuántica , vgl. también Rev. Mod. Física. 70 101–144 (1998). (Beschreibung der Dynamik ofener Systeme mittels Quantensprüngen)
  • Historisches zum Quantensprung , Sommerfeld und Einstein 1911