Meccanica quantistica

La meccanica quantistica o fisica quantistica o meccanica dei quanti è una teoria atomica che illustra il comportamento degli elettroni altrimenti non spiegabile con le leggi della meccanica classica. Attraverso la meccanica quantistica è possibile spiegare, ed analizzare, il comportamento sub-atomico in termini di movimento nello spazio e per quanto concerne la quantizzazione di energia.

La teoria quantistica fu, inizialmente, proposta, all'inizio del XX secolo dai fisici tedeschi E. Schrodinger, M. Born e W. Heisenberg che analizzarono le implicazioni sul - già conosciuto - aspetto dualistico dell'elettrone.

Il dualismo onda-particella, difatti, spiegava con precisione il comportamento dell'elettrone perché, anche grazie all'ipotesi di De Broglie, esso assumeva un andamento da onda stazionaria. La "vibrazione" dell'elettrone, attorno al nucleo atomico è, per certi versi, simile alla vibrazione di una corda di chitarra, bloccata su un punto.

Elettrone, onda stazionaria
Schematizzazione del comportamento di onda stazionaria di un elettrone

Matematica della meccanica quantistica

Le asserzioni della meccanica quantistica, sebbene siano semplici da enunciare, si basano su complessi calcoli matematici. Ad esempio, l'elettrone - secondo De Broglie - attorno all'atomo si comporta come onda stazionaria e, come tale, è possibile calcolare la propria funzione d'onda (Ψ), attraverso una complessa serie di equazioni. L'associazione elettrone-onda, inoltre permette di vincolare lo stesso soltanto ad alcune funzioni d'onda. In altre parole è probabile che l'elettrone si trovi in una determinata porzione dello spazio, descritta soltanto da alcune funzioni d'onda. La probabilità e, in modo diretto, la funzione d'onda è determinata da alcuni parametri definiti numeri quantici che, inoltre, descrivono l'energia associata all'elettrone.

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