De la Mecánica Cuántica al Chip
Historia del TRANSISTOR “Historia” de la
física del siglo XX (1ra parte) (según un
físico de la “materia condensada” )
Relación entre ciencia básica y tecnología
(mecánica cuántica) (TV, PC, SMS) 1947 1897
2000
Chips, transistores y todo eso
Un aparato cualquiera
Un aparato cualquiera ….. por dentro
Chip= Circuito Integrado
un transistor
¿Qué es un transistor? Funcionalmente (I): grifo
(amplificador) de corriente Funcionalmente (II):
“bit” Estructuralmente: una hetero-estructura de
materiales semiconductores. Inventado por John Bardeen, Walter
Brattain y Willian Schockley (1947, ATT Labs, USA)
Procesador Pentium= Un Chip con 100 millones de transistores. 1
cm2/108=10-8 cm2= (10-4 cm) (10-4 cm)=(0.1 ?m)2
¿Cómo hemos llegado hasta aquí?
¿Qué sabían al final del siglo XIX?
Movimiento de los planetas: mecánica clásica
(NEWTON) Electricidad (rayos, creación y control de la
electricidad), magnetismo (imanes, corrientes). Ondas (Sonido,
luz) Química (Dalton, Lavoisier, Avogadro, Mendeleev)
Termodinámica, Mecánica Estadística
(Maxwell, Boltzmann)
¿De qué están hechas las cosas?
¿Existen los átomos? Propiedades: ¿cantidad,
variedad, tamaño, interacciones entre ellos?
Relación entre luz y materia Tamaño y origen del
universo ADN, neuronas ¿Qué NO sabían al
final del siglo XIX?
Oficina Correos 1900 Oficina Correos 2000 Ordenadores Tubos
Neón Plástico M.S. M.S. M.S.
1897 J.J. Thompson (1856-1940) descubre el
“electrón” (Cambridge, UK) Premio Nobel
Física, 1906 Descubrimiento del electrón. Medida de
e/m (Cambridge, UK)
1897 J.J. Thompson (1856-1940) descubre el
“electrón” (Cambridge, UK) Premio Nobel
Física, 1906 Descubrimiento del electrón.
(Cambridge, UK) Hay “algo” dentro de la materia con
carga negativa y muy ligero Tiene que haber algo con carga
positiva Primera “partícula”
sub-atómica
1900 M. Planck (1858-1947) Premio Nobel Física, 1918
Cuantización de la energía (Berlin, Alemania)
Espectro Emisión Cuerpo negro Intensidad Longitud de
onda
1900 Cuantizacíon Constante de Planck “Experience
will prove whether this hypothesis is realised in nature”
MASA=M Velocidad v
1905 Premio Nobel Física, 1921
http://www.phys.virginia.edu/classes/252/photoelectric_effect.html
Explicación del movimiento Browniano Relación
distancia recorrida y número de Avogadro.
Confirmación de teoría atómica Albert
Einstein (1879-1955)
1905 Premio Nobel Física, 1921
http://www.phys.virginia.edu/classes/252/photoelectric_effect.html
Explicación del efecto fotoeléctrico Albert
Einstein (1879-1955)
Explicación del efecto fotoelectrico 1905 Constante de
Planck…. OTRA VEZ
Teoría de la Relatividad 1905 Premio Nobel Física,
1921 Albert Einstein (1879-1955)
1905 Confirmación de la hipótesis atómica
Confirmación de la hipótesis de Planck Crisis del
concepto de tiempo absoluto y reforma de la mecánica de
Newton
1905 http://www.physics2005.org/
1909 Medida de la carga de un electrón Premio Nobel
Física, 1923 (Gp:)
Robert Millikan (1868-1953)
1911 Observa estructura atómica= Nucleos + electrones
Premio Nobel Química, 1908 Ernerst Rutherford (1871-1937)
Cambridge (UK), McGill, Montreal (Canada), (Manchester, UK)
Descripción clásica del H El electrón (carga
negativa)gira en torno al protón (carga positiva)
Problemas: 1) estabilidad de los átomos, 2) Espectro de
emisión x x x x x x x
1913 SOLUCION: Cuantización órbitas atómicas
Premio Nobel Física, 1922 Niels Bohr (1885-1962)
(Manchester, UK) (Copenhagen, Denmark) La energía de
loselectrones está cuantizada
I Guerra Mundial 1914 1918
1921 Los electrones se comportan a la vez como ondas y como
partículas. Premio Nobel Física, 1929 Louis De
Broglie (1892-1987)
1921: recapitulando 3 hipótesis fenomenológicas
Hipótesis de Planck Modelo Einstein Modelo de Bohr 1
Principio “filosófico”: De Broglie Muchos
experimentos (Rutherford, Millikan, Cuerpo negro, átomo
hidrógeno)
1926 Formulación de la ecuación general de la
mecánica cuántica. Premio Nobel Física, 1933
Erwin Schrodinger (1887-1961) (AUS) Graz, Berlin, Dublin Un
electrón queda completamente descritopor su función
de onda. = Probabilidad de encontrar electrón en x
1926 Premio Nobel Física, 1932 W. Heisenberg (1901-1976)
Formulación matricial de la mecánica
cuántica. Principio de incertidumbre
El “F=ma” cuántico Ecuación de
Schrödinger
Las reglas cuánticas … Función de onda:
descripción más completa Cuadrado de función
de onda = PROBABILIDAD de que algo ocurra La función de
onda = solución de ecuación de Schrödinger
Principio de superposición:
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