Les Nacions Unides han proclamat el 2025 com l’Any Internacional de la Ciència i Tecnologia Quàntica. Coincideix amb el centenari del naixement de la mecànica quàntica.
Aquesta teoria descriu el comportament de la matèria i l'energia a escales atòmiques i subatòmiques i ha fet possible moltes de les tecnologies més importants del món.
La paternitat d’aquesta teoria s’atribueix a Max Planck, físic alemany (1858-1947), després de l’elaboració de la teoria del cos negre. A partir d’aquesta es va acceptar que l’energia estava quantitzada, és a dir, que existien unes unitats mínimes d’energia, els quàntums. Pel cas de la llum seria el fotó. Això significa, en contra del que deia la física clàssica, que l’energia no és un continu, sinó que s’emet en paquets discrets. Posteriorment, es va descobrir que altres magnituds físiques, com la càrrega elèctrica, la massa o el moment angular, també estaven quantificades.
Va representar un pas endavant en la física clàssica per intentar entrar en el món microscòpic. En aquell temps Einstein i Bohr s'interpel·laven sobre el model de l’àtom i de com es podien moure els electrons al voltant del nucli sense caure al seu interior. Finalment es van posar d’acord tots els físics de l’època, i el 1927 es va acceptar la teoria quàntica (Interpretació de Copenhagen).
Un segon pilar bàsic va ser introduït per Louis de Broglie, físic francès (1892-1987), quan va proposar la dualitat ona-partícula. Segons aquest principi tots els objectes del nostre univers presenten al mateix temps propietats d’ona i de partícula. A la imatge que il·lustra aquest text es pot veure com un cilindre projecte dues ombres diferents, segons el punt de vista en que l’observem, podrem veure un cercle o un quadrat.
El tercer pilar seria el que es coneix com Principi d’indeterminació de Heisenberg que postula que no es pot conèixer alhora i amb total precisió la posició i el moment lineal d’una partícula. El moment es pot interpretar com una relació entre la massa i la velocitat de la partícula. Aquest principi diu que existeix un límit en el grau de coneixement de les dues variables esmentades, que quanta més precisió tinguem en una, menys en tindrem a l’altre. Aquest fet ens porta a tenir que parlar en termes de probabilitats.
Així la física quàntica estudia fenomens en què les partícules microscòpiques són tractades com a ones, i les magnituds físiques, que la defineixen, estan quantificades, i a més, presenten una incertesa en la seva mesura i no poden ser mesurables simultàniament.
És clar que la quàntica no la podem percebre, però sí que ho fem amb els seus efectes. Gràcies a ella, s’han fet grans descobriments en camps com la física, química, enginyeria, biologia i ha revolucionat l’electrònica i les telecomunicacions. Invencions com el transistor, els làsers, els imants de terres rares i els LED (tecnologies que van fer realitat Internet, els ordinadors, les cèl·lules solars, la ressonància magnètica i la navegació global-GPS) existeixen gràcies a la mecànica quàntica.
Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 303 del març de 2025
