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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