Mecànica quàntica - Qüestionari
Mecànica quàntica
  • 1. La mecànica quàntica és una teoria fonamental de la física que descriu el comportament de la matèria i l'energia a les escales més petites. És una branca de la física que tracta els fenòmens a nivells atòmics i subatòmics, on les lleis de la física clàssica ja no s'apliquen. En el món quàntic, les partícules, com els electrons i els fotons, exhibeixen la dualitat ona-partícula, la qual cosa significa que poden comportar-se tant com a partícules com a ones. Això condueix a fenòmens com la superposició i l'entrellament, que tenen implicacions profundes per a la nostra comprensió de la naturalesa de la realitat. La mecànica quàntica també proporciona el marc teòric per a moltes tecnologies modernes, incloses les transistors, els làsers i els ordinadors quàntics. En general, la mecànica quàntica és un camp fascinant i complex que continua ampliant els límits de la nostra comprensió de l'univers.

    Què descriu l'equació de Schrödinger en la mecànica quàntica?
A) Dualitat ona-partícula
B) Funció d'ona
C) Entrellament quàntic
D) Acció fantasmagòrica a distància
  • 2. Què és un qubit?
A) Bit quàntic que pot estar en superposició o en estat d'entrellament.
B) Unitat d'energia quantificada.
C) Partícula elemental en el nucli atòmic.
D) Àrea superficial d'un sistema quàntic.
  • 3. Quin és el paper dels observables en la mecànica quàntica?
A) Propietats d'un sistema que es poden mesurar.
B) Conceptes teòrics que no es poden observar directament.
C) Partícules virtuals que interactuen amb la matèria.
D) Prediccions sobre l'estat futur d'un sistema quàntic.
  • 4. Quin és el paper de la decoherència en els sistemes quàntics?
A) Pèrdua de la coherència quàntica i transició a un comportament clàssic.
B) Augment de l'entrellament entre partícules.
C) Procés de conversió de bits clàssics a bits quàntics.
D) Desenvolupament d'algoritmes quàntics per a la criptografia.
  • 5. Quin és el significat de l'experiment de la doble hendidura?
A) Demostra la dualitat onda-partícula de la llum i la matèria.
B) Prova la llei de conservació de l'energia.
C) Mostra el comportament dels electrons en un camp magnètic.
D) Determina la velocitat de la llum en el buit.
  • 6. Què és un ordinador quàntic?
A) Un ordinador que utilitza qubits per realitzar càlculs basats en principis quàntics.
B) Un ordinador optimitzat per a connexions a Internet d'alta velocitat.
C) Un dispositiu que controla reaccions atòmiques en centrals elèctriques.
D) Un programari que simula el comportament mecànic quàntic.
  • 7. Què proposa el model de Bohr de l'àtom?
A) Els electrons orbiten el nucli en nivells d'energia discrets.
B) Els àtoms estan composts per partícules amb càrrega positiva i negativa.
C) Els electrons i els protons tenen moments quantitzats.
D) Els orbitals es defineixen per la probabilitat de trobar un electró.
  • 8. Què és l'efecte túnel quàntic?
A) Fenòmen en què una partícula travessa una barrera de potencial.
B) Creació de partícules virtuals en acceleradors de partícules.
C) Transmissió de dades a través d'ordinadors quàntics.
D) Moviment de partícules en un moviment cíclic.
  • 9. Com es pot derivar la mecànica clàssica a partir de la mecànica quàntica?
A) Mitjançant el principi d'incertesa
B) Utilitzant variables ocultes
C) Com una aproximació vàlida a escales ordinàries
D) Ignorant la dualitat ona-partícula
  • 10. Quin principi limita la precisió de predir una magnitud física abans de la mesura?
A) La teoria d'Einstein
B) La constant de Planck
C) El principi d'incertesa
D) El principi de Heisenberg
  • 11. Qui va contribuir al desenvolupament de la mecànica quàntica a mitjans dels anys 20?
A) Isaac Newton, Albert Einstein, James Clerk Maxwell
B) Galileu Galilei, Johannes Kepler, Tycho Brahe
C) Richard Feynman, Stephen Hawking, Roger Penrose
D) Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born, Paul Dirac
  • 12. Quin teorema demostra que les teories de variables ocultes locals són incompatibles amb la física quàntica?
A) El principi d'incertesa de Heisenberg
B) El teorema de Bell
C) La teoria de la relativitat d'Einstein
D) El teorema de Planck
  • 13. Quines assignatures de matemàtiques són necessàries per comprendre la mecànica quàntica?
A) Aritmètica i geometria bàsiques.
B) Nombres complexos, àlgebra lineal, equacions diferencials, teoria de grups.
C) Només estadística.
D) Només mecànica clàssica.
  • 14. Quin aspecte de la mecànica quàntica genera més debat respecte a les mesures?
A) Principi de superposició
B) Principi d'incertesa
C) Col·lapse de l'estat quàntic
D) Dualitat ona-partícula
  • 15. Quines propietats té l'operador d'evolució temporal U(t)?
A) És unitaire.
B) És no determinista.
C) És comutatiu.
D) És no lineal.
  • 16. Quins dels següents sistemes té una solució analítica a l'equació de Schrödinger?
A) Una molècula biològica complexa
B) L'àtom d'hidrogen
C) Un sistema amb múltiples electrons que no té una solució de forma tancada
D) L'àtom d'hèlium
  • 17. Quina és la relació de commutació canònica entre els operadors de posició i moment?
A) [X̂, P̂] = 0
B) [X̂, P̂] = iħ
C) [X̂, P̂] = ħ
D) [X̂, P̂] = -iħ
  • 18. Si el sistema A està en l'estat ψ_A i el sistema B està en l'estat ψ_B, quin és l'estat del sistema compost?
A) ψ_A * ψ_B.
B) ψ_A ⊗ ψ_B.
C) ψ_A + ψ_B.
D) (ψ_A)2 ⊗ (ψ_B)2.
  • 19. Què s'utilitza per descriure les estadístiques que es poden obtenir mitjançant la mesura d'un sistema de components individualment?
A) POVMs (Operadors de Mesura de Projecció Ortogonal).
B) Matrius de densitat reduïdes.
C) Vectors d'estat.
D) Estats enllaçats.
  • 20. Què descriu l'efecte que una mesura realitzada en un sistema més gran té sobre un subsistema?
A) Mesures de valors operadors positius (POVM).
B) Estats enllaçats.
C) Matrius de densitat.
D) Vectors d'estat.
  • 21. Quina formulació de la mecànica quàntica considera una suma sobre tots els camins possibles?
A) La teoria de transformacions
B) La mecànica matricial
C) La mecànica ondulatoria
D) La formulació de l'integral de camí de Feynman
  • 22. Quin operador defineix un operador d'evolució temporal unitari en la mecànica quàntica?
A) Una magnitud conservada
B) L'hamiltonià (H)
C) Un principi d'acció
D) Qualsevol operador hermitià
  • 23. Quina és l'expressió matemàtica de l'operador d'evolució temporal unitari?
A) U(t) = Ht/ħ
B) U(t) = iHt/ħ
C) U(t) = eiHt/ħ
D) U(t) = e-iHt/ħ
  • 24. Quin és l'hamiltonià d'una partícula lliure?
A) (ℏk² / (2m)) e^(i(kx - ℏkt))
B) -(ℏ² / (2m)) d² / dx²
C) (1 / 2m) P²
D) (πa⁻¹ / 4) e^(-x² / (2a))
  • 25. Quin és el moment d'un estat propi d'ona plana en termes de k?
A) (1/√(2π)) ∫ eikx dk
B) -(ℏ² / (2m)) d² / dx²
C) e-ak² / 2
D) ℏk
  • 26. Quina és la transformada de Fourier de ψ(x, 0)?
A) -(ℏ2 / (2m)) d² / dx²
B) e^(i(kx - ℏk²t / (2m)))
C) ψk, 0
D) (1/√(2π)) ∫ eikx dk
  • 27. En una caixa unidimensional, a quina zona la partícula té energia potencial zero?
A) Als límits
B) Fora de la caixa
C) Una regió determinada
D) Tot l'espai
  • 28. Quin mètode es considera més elegant per resoldre el problema de l'oscil·lador harmònic quàntic?
A) Mètode de l'escala (o mètode de les operacions de creació i aniquilació)
B) Separació de variables
C) Mètode variacional
D) Teoria de la pertorbació
  • 29. En el context d'un interferòmetre de Mach-Zehnder, què representa la matriu unitària B?
A) Font de fotons.
B) Funcionament del desfasador de fase.
C) Detector.
D) Funcionament del divisor de feix.
  • 30. Quina és la condició que ha de complir l'estat quàntic ψ en un interferòmetre de dos camins (MZI) per respectar la normalització?
A) |α|² * |β|² = 1
B) |α|² - |β|² = 1
C) |α|² + |β|² = 1
D) |α| + |β| = 1
  • 31. Quin tipus d'espai s'utilitza en la mecànica quàntica per descriure l'estat d'un sistema?
A) Espai de Minkowski
B) Espai euclidià
C) Espai de fases
D) Espai de Hilbert
  • 32. En la mecànica quàntica, què representen les observables?
A) Valors propis
B) Matrius unitàries
C) Operadors hermitics
D) Funcions d'ona
  • 33. Com s'anomena el procés quan s'utilitza un model clàssic per inferir un model quàntic subjacent?
A) Superposició
B) Decoherència
C) Quantificació
D) Entrellament
  • 34. En quin experiment es modelitza una partícula carregada com a sistema quàntic amb un camp magnètic de fons clàssic?
A) Efecte fotoelèctric
B) Dispersió de Rutherford
C) Experiment de Stern-Gerlach
D) Experiment de la doble escletxa
  • 35. Què representa l'estat vibracional d'una corda en la teoria de les cordes?
A) Un bòson W, que transporta la força nuclear feble.
B) Un gluó, que transporta la força nuclear forta.
C) Un fotó, que transporta la força electromagnètica.
D) El gravitó, que transporta la força gravitatòria.
  • 36. Com es denominen els bucles finits en la gravitat quàntica de bucles que descriuen l'espai?
A) Ondes gravitatòries
B) Xarxes d'espín
C) Bucles de corda
D) Camps quàntics
  • 37. En quin any Thomas Young va descriure el famós experiment de la doble hendidura?
A) 1803
B) 1925
C) 1859
D) 1900
  • 38. Qui va observar un resplendor causat per una descàrrega elèctrica dins d'un tub de vidre que contenia gas a baixa pressió l'any 1838?
A) Julius Plücker
B) Eugen Goldstein
C) Johann Wilhelm Hittorf
D) Michael Faraday
  • 39. Qui va descobrir el problema de la radiació del cos negre el 1859?
A) Niels Bohr
B) Gustav Kirchhoff
C) Albert Einstein
D) Max Planck
  • 40. En quin any va proposar Max Planck la hipòtesi que l'energia s'emeteix i s'absorbeix en 'quants' discretes?
A) 1915
B) 1900
C) 1925
D) 1899
  • 41. Qui va utilitzar l'hipòtesi quàntica de Planck per explicar l'efecte fotoelèctric el 1905?
A) Erwin Schrödinger
B) Albert Einstein
C) Niels Bohr
D) Max Born
  • 42. Qui va proposar la teoria de les ones de la matèria el 1923?
A) Erwin Schrödinger
B) Max Born
C) Werner Heisenberg
D) Louis de Broglie
  • 43. En quin any Max Born va introduir la interpretació probabilística de la funció d'ona de Schrödinger?
A) 1926
B) 1923
C) 1925
D) 1930
  • 44. Quina conferència de 1927 va contribuir a una acceptació més àmplia de la física quàntica?
A) El simposi de mecànica quàntica
B) La cinquena conferència de Solvay
C) La primera conferència de Solvay
D) El congrés internacional de física
  • 45. Qui va identificar els rajos catòdics com a compostos de partícules subatòmiques anomenades electrons?
A) Eugen Goldstein
B) J. J. Thomson
C) Julius Plücker
D) Michael Faraday
  • 46. Qui va ampliar el model de Bohr per incloure efectes relativistes?
A) Arnold Sommerfeld
B) Pasqual Jordan
C) Max Born
D) Werner Heisenberg
  • 47. Quins àmbits ha influït la mecànica quàntica, incloent-hi la química quàntica i l'electrònica quàntica?
A) Moltes disciplines
B) Relativitat general
C) Termodinàmica
D) Només la física clàssica
Prova creada amb That Quiz — on es fan proves de matemàtiques i altres matèries.