¿Existe algún fenómeno visible a simple vista que requiera de la mecánica cuántica para ser explicado satisfactoriamente? Estoy buscando una especie de manzana cuántica newtoniana.
Respuestas
¿Demasiados anuncios?La prueba visual definitiva de que la mecánica cuántica es necesaria para describir nuestro mundo es la observación de la superfluidez en el helio líquido enfriado por debajo del punto lambda. Por debajo de esta temperatura (2,17K en STP), una fracción macroscópica de los átomos se ha condensado en el estado básico. Esto da lugar a correlaciones macroscópicas que hacen que el fluido fluya de formas muy poco clásicas e inusuales. Por ejemplo, el fluido puede fluir arriba (contra la gravedad) los lados de su recipiente a un depósito cercano:
En un montaje más elaborado, podemos ver el efecto fuente:
Me parece que esto es lo más convincente, visible fenómeno que requiere QM.
Entre los efectos visibles a simple vista que requieren una explicación cuántica están la fluorescencia, la fosforescencia y la electroluminiscencia. Conceptos como la energía de la banda prohibida y la conexión entre la energía y la longitud de onda son necesarios para formar hipótesis plausibles y detalladas que aborden los aspectos fácilmente observables de estos fenómenos.
Este vídeo y este artículo ambos le muestran cómo hacer un experimento del borrador cuántico en casa utilizando sólo un puntero láser y unos filtros polarizadores, que en el vídeo se obtienen de unas gafas 3D*.
Se podría argumentar que esto no cuenta realmente, ya que si se piensa realmente en ello, se debería esperar el mismo resultado si la luz fuera sólo una onda. Sin embargo, si se acepta que la luz es un fotón, esto demuestra muy bien que el patrón de interferencia desaparece si hay una manera de saber qué camino tomó el fotón, lo cual es un fenómeno muy claramente cuántico.
(*) Según mi experiencia, la mayoría de las gafas 3D suelen tener filtros polarizadores circulares en lugar de lineales. Esto no parece estar contemplado en el vídeo, pero probablemente cambie lo que hay que hacer para ver el resultado. Sin embargo, he utilizado al menos un par con filtros lineales, que eran de un cine IMAX.
La transparencia del vidrio es un fenómeno cuántico. Se debe a que los electrones de los cristales de silicio necesitan una cantidad desmesurada de energía para salir a un orbital superior. Esto significa que los fotones de baja energía, como la luz visible, pueden pasar sin obstáculos. Mientras tanto, la luz ultravioleta tiene suficiente energía para ser absorbida.
El vidrio es transparente, pero no se quema con el sol.
Como ilustración de la respuesta de Dan, me conseguí una rejilla de difracción y me puse a mirar las lámparas fluorescentes. Francamente me decepcionó mucho porque realmente no se ven las líneas con claridad sólo con una rejilla. Lo que se ve es más o menos así
Pero seguí adelante y me dije que podía hacerme un espectroscopio, ¡y así lo hice! Tenía un póster grande y lo enrollé en un tubo. De un folleto me corté una fina hendidura y los uní con cinta adhesiva.
No tardó ni 10 minutos, pero el resultado fue realmente satisfactorio:
También pude ver algunas de las líneas Fraunhofer mientras miraba el sol a 1 o 2 horas antes de la puesta de sol, pero no pude hacer una foto por la mala cámara de mi móvil.
¡Espero que esto ayude a ilustrar la Mecánica Cuántica a partir de la vida cotidiana con la ayuda de los objetos de la vida diaria!