Física Vol. 3 - Física Moderna

Sinopsis detallada

Revoluciones conceptuales del siglo XX

Este volumen aborda la transformación paradigmática que redefine nuestra comprensión de la realidad física:

• Dualidad onda-partícula: Fundamentos experimentales y consecuencias teóricas
• Relatividad general: Geometrodinámica del espacio-tiempo curvado
• Simetrías fundamentales: Principio de invariancia gauge y ruptura espontánea

Estructura de la física contemporánea

1. Mecánica cuántica avanzada

   • Formulación de Dirac y notación bra-ket
   • Teorema de Ehrenfest y límite clásico
   • Partículas idénticas y estadísticas cuánticas

2. Teoría cuántica de campos

   • Segunda cuantización para bosones y fermiones
   • Diagramas de Feynman y teoría de perturbaciones
   • Renormalización de teorías gauge

3. Física de partículas elemental

   • Modelo estándar: quarks, leptones y bosones gauge
   • Cromodinámica cuántica y confinamiento
   • Mecanismo de Higgs y generación de masa

4. Cosmología física

   • Soluciones de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker
   • Nucleosíntesis primordial y fondo cósmico
   • Materia oscura y energía oscura

Aplicaciones tecnológicas fundamentales

• Dispositivos semiconductores: Transistores MOSFET, células fotovoltaicas
• Resonancia magnética nuclear: Principios cuánticos en diagnóstico médico
• Láseres de estado sólido: Emisión estimulada en medios activos
• Detectores de partículas: Cámaras de niebla, contadores Cherenkov

Sistemas complejos resueltos

• Efecto túnel microscópico: Microscopía de barrido por efecto túnel
• Superconductividad de alta temperatura: Pares de Cooper en óxidos de cobre
• Computación cuántica: Qubits superconductores y trampas de iones
• Ondas gravitacionales: Interferometría láser para detección de coalescencia

Evolución histórica de conceptos clave

Concepto	Formulación inicial	Desarrollo moderno
Principio de incertidumbre	Relaciones de Heisenberg	Fluctuaciones cuánticas de vacío
Entrelazamiento cuántico	Paradoja EPR	Teletransportación cuántica
Expansión cósmica	Ley de Hubble	Aceleración por energía oscura
Fuerzas fundamentales	Teoría electrodébil	Gran unificación supersimétrica

Perspectivas futuras

• Problema de la jerarquía en escalas de energía
• Gravedad cuántica de bucles vs teoría de cuerdas
• Computación cuántica topológica
• Cosmología cuántica y condiciones de frontera