Física (plan 2002) 2018-2

Optativas, Temas Selectos de Mecánica de Fluidos I

Horario: Martes y Jueves de 9:30 a 11:00.

Salón 2 de Posgrado del Instituto de Física.

6 horas semanales, 9 créditos

Curso teórico-experimental (3 horas de teoría y 3 de laboratorio por semana)

Prerrequisitos: Dinámica de medios deformables y Mecánica cuántica

Profesoras: Ana María Cetto y Catalina Stern

Blog del curso: https://tsmecanicafluidos1.blogspot.mx

SISTEMAS ONDA-PARTÍCULA CUÁNTICOS Y CLÁSICOS

Descripción breve del curso

La dualidad onda-partícula ha sido considerada históricamente una característica exclusiva de sistemas cuánticos. Desde su establecimiento por de Broglie en 1923, ha sido objeto de numerosos debates y análisis sin llegarse aún a un consenso sobre su naturaleza ni a una explicación satisfactoria de la física subyacente. Entre tanto, en las dos últimas décadas se han observado sistemas hidrodinámicos de onda-partícula a escala macroscópica que reproducen algunos de los fenómenos característicamente cuánticos. Esto abre perspectivas interesantes para la mejor comprensión de la física cuántica, así como para el estudio teórico, experimental y numérico de sistemas macroscópicos que presentan un comportamiento análogo al cuántico.

La parte teórica del curso inicia con una presentación histórica del comportamiento ondulatorio de sistemas cuánticos y de los problemas conceptuales vinculados con la dualidad onda-partícula. Continúa con una revisión crítica del estado actual del problema onda-partícula en la mecánica cuántica y de las teorías propuestas para explicar la naturaleza física de este fenómeno.

En paralelo se introduce el tema de la estabilidad hidrodinámica y las ondas de Faraday. Se presenta a continuación una panorámica de la literatura sobre las analogías hidrodinámicas de la cuántica. Se incluye una actividad de laboratorio que permita entrar en contacto con los fenómenos observados.

Se procede a una revisión crítica de los resultados publicados, con el propósito de proponer algún trabajo teórico, experimental y/o numérico que pueda conducir a un esclarecimiento sobre el alcance de las analogías y sus implicaciones para la mecánica cuántica.

Tanto en la parte teórica como en la experimental, se espera una participación activa de los alumnos.

Temario

1. Manifestaciones ondulatorias de partículas cuánticas. Problemas conceptuales de la mecánica cuántica, en relación con el tema de la dualidad onda-partícula.
2. Posible origen y naturaleza de la dualidad onda-partícula en sistemas cuánticos
3. Estabilidad hidrodinámica. Ondas en hidrodinámica. Ondas de Faraday.
4. Sistemas de onda-partícula en hidrodinámica. Revisión de la literatura y observación experimental.
5. Análisis crítico de las analogías entre sistemas cuánticos y macroscópicos
6. Propuesta y desarrollo de trabajo téorico, experimental o numérico que contribuya a la comprensión del fenómeno onda-partícula.

Bibliografía básica

• Louis de Broglie, An Introduction to the Study of Wave Mechanics. London: Methuen, 1930.
• Luis de la Peña y Ana María Cetto, The Quantum Dice. Dordrecht: Kluwer, 1996.
• Pijush Kundu, Ira Cohen & David Dowling, Fluid Mechanics, 6th Edition. Academic Press, 2015.
• John Bush, Pilot-Wave Hydrodynamics. Ann. Rev. Fluid Mech. 2015, 47, 269–292.

Bibliografía complementaria

A lo largo del curso se estudiarán varios trabajos que han contribuido de manera importante al tema.