La física clásica explica la materia y la energía en marcos de escalas que son familiares para la experiencia humana normal para los cuerpos astronómicos. Sin embargo, hacia fines del siglo XIX, los científicos descubrieron fenómenos, tanto en materia como en energía, que la física clásica no podía explicar. La ley de Rayleigh-Jeans, basada en la física clásica, está de acuerdo con los resultados experimentales a bajas frecuencias, pero no está de acuerdo con las altas frecuencias. Por lo tanto, requiriendo un nuevo enfoque, la ley de Planck fue la primera teoría cuántica en física. La Mecánica Cuántica es la ciencia de lo muy pequeño, explica el comportamiento de la materia y sus interacciones con la energía en la escala de átomos y partículas subatómicas.
El experimento Stern-Gerlach demuestra una serie de características importantes de la mecánica cuántica:
- Se ha demostrado que una característica del mundo natural se cuantifica y solo puede tomar ciertos valores discretos
- Las partículas poseen un momento angular intrínseco que es muy similar al momento angular de un objeto que gira de forma clásica.
- la medición cambia el sistema que se mide en mecánica cuántica; solo se puede conocer el giro de un objeto en una dirección, y observar el giro en otra dirección destruirá la información original sobre el giro
- la mecánica cuántica es probabilística: si el giro de cualquier átomo individual enviado al aparato es positivo o negativo es aleatorio
En la mecánica clásica, todas las partículas en el sistema se consideran distinguibles. La característica fundamental de la mecánica cuántica que lo distingue de la mecánica clásica es que las partículas de un tipo particular son indistinguibles entre sí. Esto condujo al desarrollo de las estadísticas cuánticas : las estadísticas de Bose-Einstein se aplican a los bosones; Las estadísticas de Fermi-Dirac se aplican a los fermiones (partículas que obedecen el principio de exclusión de Pauli).
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