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Física cuántica
Contribuido por: Alvarado
  • 1. La física cuántica es una rama de la física que estudia el comportamiento de la materia y la energía en las escalas más pequeñas de átomos y partículas subatómicas. Comprende fenómenos como la dualidad onda-partícula, la superposición y el entrelazamiento. La física cuántica ha dado lugar a descubrimientos y tecnologías revolucionarias, como la informática cuántica, el teletransporte y la criptografía. Los principios de la física cuántica desafían nuestras percepciones clásicas de la realidad, poniendo de relieve la naturaleza misteriosa y contraintuitiva del mundo cuántico.

    ¿Cómo se llama la partícula más pequeña de la luz?
A) Neutrón
B) Fotón
C) Protón
D) Electrón
  • 2. ¿Qué científico propuso el principio de dualidad onda-partícula?
A) Niels Bohr
B) Louis de Broglie
C) Max Planck
D) Erwin Schrödinger
  • 3. ¿Cómo se denomina el proceso por el que una partícula puede existir en varios estados a la vez hasta que se mide?
A) Decoherencia
B) Túnel
C) Enredo
D) Superposición
  • 4. ¿Cómo se denomina el fenómeno por el cual las partículas cuánticas pueden afectarse mutuamente, independientemente de la distancia que las separe?
A) Entrelazamiento cuántico
B) Colapso de la función de onda
C) Túnel cuántico
D) Superposición cuántica
  • 5. ¿Cuál es la unidad fundamental de cálculo de un ordenador cuántico?
A) Bit
B) Qubit
C) Byte
D) Mordisquitos
  • 6. ¿Cómo se denomina el estudio de la interacción de las partículas a nivel cuántico?
A) Astrofísica
B) Mecánica cuántica
C) Mecánica clásica
D) Relatividad especial
  • 7. ¿Cómo se denomina el proceso por el que un objeto se comporta a la vez como onda y como partícula?
A) Entrelazamiento cuántico
B) Superposición cuántica
C) Dualidad onda-partícula
D) Túnel cuántico
  • 8. ¿Qué ecuación describe el comportamiento de una función de onda en mecánica cuántica?
A) Ecuación de Schrödinger
B) Ecuación de Einstein
C) Ecuación de Planck
D) Ecuación de Newton
  • 9. ¿A qué escalas la mecánica cuántica suele manifestar sus características inusuales?
A) Solo a escalas astronómicas.
B) A la escala de los átomos y por debajo de ella.
C) Solo a escalas macroscópicas.
D) Solo a escalas de microscopía óptica.
  • 10. ¿Cuál es el término que se utiliza para describir los estados cuantificados de energía, momento y momento angular en sistemas cuánticos?
A) Estados continuos
B) Estados ligados
C) Estados clásicos
D) Estados macroscópicos
  • 11. ¿Qué principio limita la precisión al predecir el valor de una magnitud física antes de la medición en mecánica cuántica?
A) El principio de correspondencia
B) El principio de superposición
C) La dualidad onda-partícula
D) El principio de incertidumbre
  • 12. ¿Quién proporcionó la solución al problema de la radiación de cuerpo negro en 1900?
A) Niels Bohr
B) Erwin Schrödinger
C) Max Planck
D) Albert Einstein
  • 13. ¿Qué entidad matemática proporciona información sobre las medidas de las propiedades de una partícula en la mecánica cuántica?
A) Trayectoria clásica
B) Hamiltoniano
C) Densidad de probabilidad
D) Función de onda
  • 14. ¿Qué regla se utiliza para calcular la probabilidad elevando al cuadrado el valor absoluto de un número complejo?
A) La ecuación de Schrödinger
B) La regla de Born
C) El principio de incertidumbre de Heisenberg
D) La formulación de Dirac
  • 15. ¿Qué teorema demuestra que amplias clases de teorías de variables ocultas son incompatibles con la física cuántica?
A) El teorema de Bell
B) La teoría de Einstein
C) El principio de incertidumbre de Heisenberg
D) El gato de Schrödinger
  • 16. ¿Qué materias matemáticas son necesarias para comprender la mecánica cuántica?
A) Topología algebraica, teoría de números, cálculo
B) Geometría, trigonometría, lógica
C) Números complejos, álgebra lineal, ecuaciones diferenciales, teoría de grupos
D) Estadística, probabilidad, combinatoria
  • 17. ¿Qué demuestra el teorema de la no-comunicación sobre el entrelazamiento cuántico?
A) No permite la comunicación instantánea a través de cualquier distancia.
B) No prueba la existencia de variables ocultas.
C) No permite enviar señales más rápido que la luz.
D) No invalida el principio de incertidumbre.
  • 18. ¿Qué intento inicial de teoría cuántica explicó el efecto fotoeléctrico?
A) La solución de Max Planck para la radiación de cuerpo negro
B) El artículo de Albert Einstein de 1905
C) La ecuación de onda de Erwin Schrödinger
D) El modelo del átomo de Niels Bohr
  • 19. ¿Cómo se denomina a un estado cuántico cuando es un autovector de una observable?
A) Un estado propio
B) Un estado mixto
C) Un estado colapsado
D) Un estado de superposición
  • 20. ¿Qué ocurre con un estado cuántico después de una medición si se obtiene un resultado específico?
A) El estado transiciona a un estado mixto.
B) El estado colapsa al correspondiente autovector o proyector normalizado.
C) El estado permanece inalterado.
D) El estado se vuelve ortogonal a su forma anterior.
  • 21. ¿Cuál es la naturaleza de la mecánica cuántica que surge de la medición?
A) Su naturaleza probabilística.
B) Su naturaleza lineal.
C) Su naturaleza continua.
D) Su naturaleza determinista.
  • 22. ¿Qué representa la constante de Planck reducida en las ecuaciones?
A) ψ
B) H
C) i
D) ℏ (h-barra)
  • 23. El operador de evolución temporal U(t) tiene una propiedad crucial: ¿de qué tipo de matriz se trata?
A) Hermítica
B) Unitaria
C) Diagonalizable
D) Ortogonal
  • 24. ¿Cuál es la forma del operador de evolución temporal U(t)?
A) eHt/ℏ
B) eiHt/ℏ
C) e-Ht/ℏ
D) e-iHt/ℏ
  • 25. ¿Cuál es la relación de conmutación canónica entre el operador de posición X^ y el operador de momento P^?
A) [X^, P^] = ℏ
B) [X^, P^] = 0
C) [X^, P^] = -iℏ
D) [X^, P^] = iℏ
  • 26. En términos de desviaciones estándar, ¿qué establece el principio de incertidumbre sobre la posición y el momento?
A) σ_X + σ_P ≥ ℏ/2
B) σ_X σ_P ≥ ℏ/2
C) σ_X / σ_P ≥ ℏ/2
D) σ_X σ_P ≤ ℏ/2
  • 27. ¿Cuál es la forma general del conmutador [A, B] para dos operadores cualesquiera A y B?
A) [A, B] = AB
B) [A, B] = AB - BA
C) [A, B] = A + B
D) [A, B] = BA - AB
  • 28. ¿A qué se generaliza el principio de incertidumbre para cualquier par de operadores autoadjuntos A y B?
A) σ_A + σ_B ≥ (1/2) |⟨[A, B]⟩|
B) σ_A / σ_B ≥ (1/2) |⟨[A, B]⟩|
C) σ_A σ_B ≤ (1/2) |⟨[A, B]⟩|
D) σ_A σ_B ≥ (1/2) |⟨[A, B]⟩|
  • 29. En mecánica cuántica, ¿a qué equivale el operador de momento en el espacio de posición?
A) iℏ ∂/∂x
B) ℏ ∂/∂x
C) -ℏ2 ∂/∂x
D) -iℏ ∂/∂x
  • 30. ¿Cuál de los siguientes sistemas tiene una solución analítica completa a la ecuación de Schrödinger?
A) Un objeto macroscópico
B) El átomo de helio
C) El átomo de hidrógeno
D) Una molécula con muchos electrones
  • 31. ¿Qué implica el principio de incertidumbre sobre la medición precisa de la posición y el momento?
A) Ambos pueden medirse con precisión al mismo tiempo.
B) Ninguno de ellos puede medirse con precisión.
C) Solo uno de ellos necesita ser medido con precisión.
D) Ambos no pueden conocerse con una precisión arbitraria simultáneamente.
  • 32. ¿Cuál es la forma de la ecuación de Schrödinger en términos del operador de evolución temporal?
A) ψ(t) = Hψ(0)
B) ψ(t) = ℏψ(0)
C) ψ(t) = eiHt/ℏ ψ(0)
D) ψ(t) = e-iHt/ℏ ψ(0)
  • 33. Cuando un sistema compuesto está entrelazado, ¿qué se puede utilizar para describir las estadísticas de las mediciones realizadas en cada uno de los componentes del sistema por separado?
A) Espacios de Hilbert compuestos.
B) Vectores de estado.
C) Productos tensoriales.
D) Matrices de densidad reducidas.
  • 34. ¿Quién propuso la 'teoría de la transformación' que unifica la mecánica de matrices y la mecánica ondulatoria?
A) Erwin Schrödinger
B) Richard Feynman
C) Werner Heisenberg
D) Paul Dirac
  • 35. ¿Qué formulación de la mecánica cuántica considera una suma sobre todos los posibles caminos?
A) La mecánica matricial
B) La teoría de transformaciones
C) La mecánica ondulatoria
D) La formulación de la integral de caminos de Feynman
  • 36. ¿Cómo se conoce al generador de la evolución temporal en la mecánica cuántica?
A) El operador unitario
B) La integral de caminos
C) El Hamiltoniano (H)
D) La función de onda
  • 37. ¿Quién demostró el resultado en mecánica clásica que relaciona las simetrías diferenciables con las leyes de conservación?
A) Paul Dirac
B) Emmy Noether
C) Werner Heisenberg
D) Erwin Schrödinger
  • 38. ¿Qué ocurre con un paquete de ondas gaussiano a medida que el parámetro 'a' disminuye?
A) No hay ningún cambio en ninguna de las dispersiones.
B) Tanto la dispersión en la posición como la dispersión en el momento disminuyen.
C) Tanto la dispersión en la posición como la dispersión en el momento aumentan.
D) La dispersión en la posición disminuye, pero la dispersión en el momento aumenta.
  • 39. ¿En qué región de una caja unidimensional la partícula tiene energía potencial cero?
A) En los bordes de la caja
B) En todas partes
C) Una región específica
D) Fuera de esa región
  • 40. ¿Cuál de las siguientes fórmulas representa los niveles de energía E_n en una caja unidimensional?
A) E_n = n²h² / (8mL²)
B) E_n = ℏk² / (2m)
C) E_n = (ℏ²π²n²) / (2mL²)
D) E_n = h / (2π)
  • 41. ¿Qué método fue propuesto inicialmente por Paul Dirac para resolver el oscilador armónico cuántico?
A) Método variacional
B) Método de elementos finitos
C) Formulación de la integral de caminos
D) Método de escalera
  • 42. En el contexto de un interferómetro de Mach-Zehnder, ¿qué representa la matriz unitaria B?
A) Fuente de fotones
B) Divisor de haz
C) Detector
D) Desplazador de fase
  • 43. ¿Qué campo utiliza la mecánica cuántica para explicar el comportamiento de las partículas subatómicas?
A) Termodinámica
B) Física del estado sólido
C) Astrofísica
D) Mecánica clásica
  • 44. ¿Cómo se denomina el espacio de estados de un sistema en mecánica cuántica?
A) Espacio euclidiano
B) Espacio de Hilbert
C) Espacio de fases
D) Espacio de configuraciones
  • 45. En mecánica cuántica, ¿qué representan las observables?
A) Matrices unitarias
B) Funciones de onda
C) Operadores hermitianos
D) Autovalores
  • 46. ¿Cómo se llama el proceso de derivar un modelo cuántico a partir de uno clásico?
A) Cuantización
B) Superposición
C) Decoherencia
D) Clasicización
  • 47. ¿Qué tipo de expresión de energía se utiliza en el modelo del oscilador armónico cuántico no relativista?
A) Energía cinética no relativista
B) Energía térmica
C) Energía cinética relativista
D) Energía potencial
  • 48. ¿Cuál de las propiedades de la materia es el resultado de la interacción de las cargas eléctricas según la mecánica cuántica?
A) Propiedades clásicas
B) Atracción gravitatoria
C) Expansión térmica
D) Propiedades mecánicas
  • 49. ¿Qué describe la electrodinámica cuántica?
A) La fuerza nuclear fuerte
B) La fuerza nuclear débil
C) La interacción electromagnética
D) Las interacciones gravitacionales
  • 50. ¿Cómo se describe el campo eléctrico del átomo de hidrógeno en el modelo cuántico elemental?
A) Mediante el principio de incertidumbre de Heisenberg
B) A través de la gravedad newtoniana
C) Utilizando un potencial de Coulomb clásico
D) Con las ecuaciones de Maxwell
  • 51. ¿En qué tipo de experimento se modela una partícula cargada como un sistema cuántico, mientras que el campo magnético de fondo se describe de forma clásica?
A) Experimento de Stern-Gerlach
B) Experimento de Michelson-Morley
C) Efecto fotoeléctrico
D) Experimento de la doble rendija
  • 52. ¿A qué se asocia uno de los estados vibratorios de una cuerda en la teoría de cuerdas?
A) El gluón, que transmite la fuerza nuclear fuerte.
B) El bosón W, que transmite la fuerza nuclear débil.
C) El fotón, que transmite la fuerza electromagnética.
D) El gravitón, que transmite la fuerza gravitatoria.
  • 53. En la gravedad cuántica de bucles, ¿de qué está compuesto el espacio?
A) Bucles finitos llamados redes de espín
B) Partículas puntuales
C) Cuerdas unidimensionales
D) Campos cuánticos
  • 54. ¿Cómo se denomina la evolución de una red de espín a lo largo del tiempo en la gravedad cuántica de bucles?
A) Un campo cuántico
B) Una cuerda
C) Una espuma de espín
D) Una partícula
  • 55. ¿Cuál de las interpretaciones de la mecánica cuántica enfatiza que la naturaleza probabilística no es temporal, sino una renuncia definitiva a la causalidad clásica?
A) Interpretación de los muchos mundos
B) Interpretación de Copenhague
C) Mecánica cuántica relacional
D) Mecánica bohmiana
  • 56. ¿Qué experimento mental argumentaba la incompletitud de la mecánica cuántica basándose en la localidad?
A) El principio de incertidumbre de Heisenberg
B) El paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen
C) El gato de Schrödinger
D) Los experimentos de prueba de Bell
  • 57. ¿De qué se deriva la mecánica cuántica relacional?
A) Interpretación de los muchos mundos
B) Mecánica bohmiana
C) Ideas del tipo de Copenhague
D) El determinismo de Einstein
  • 58. ¿Cuál de estas interpretaciones elimina el axioma del colapso de la función de onda?
A) Interpretación de los muchos mundos
B) Mecánica bohmiana
C) Interpretación de Copenhague
D) Mecánica cuántica relacional
  • 59. ¿Quién describió el famoso experimento de la doble rendija en 1803?
A) Michael Faraday
B) J. J. Thomson
C) Gustav Kirchhoff
D) Thomas Young
  • 60. ¿Qué conferencia de 1927 contribuyó a una mayor aceptación de la física cuántica?
A) El Congreso Internacional de Matemáticos
B) La Quinta Conferencia de Solvay
C) El Simposio Mundial de Física
D) La Primera Conferencia de Solvay
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