En física , se dice que dos objetos están acoplados cuando interactúan entre sí. En mecánica clásica , el acoplamiento es una conexión entre dos sistemas oscilantes , como péndulos conectados por un resorte. La conexión afecta el patrón oscilatorio de ambos objetos. En física de partículas , dos partículas están acopladas si están conectadas por una de las cuatro fuerzas fundamentales .
Si dos ondas pueden transmitirse energía entre sí, se dice que están "acopladas". Esto ocurre normalmente cuando las ondas comparten un componente común. Un ejemplo de esto son dos péndulos conectados por un resorte . Si los péndulos son idénticos, sus ecuaciones de movimiento están dadas por
Estas ecuaciones representan el movimiento armónico simple del péndulo con un factor de acoplamiento añadido del resorte. [1] Este comportamiento también se observa en ciertas moléculas (como el CO2 y el H2O ), donde dos de los átomos vibrarán alrededor de uno central de manera similar. [1]
En los circuitos LC , la carga oscila entre el capacitor y el inductor y, por lo tanto, se puede modelar como un oscilador armónico simple. Cuando el flujo magnético de un inductor puede afectar la inductancia de un inductor en un circuito LC no conectado, se dice que los circuitos están acoplados. [1] El coeficiente de acoplamiento k define qué tan cerca están acoplados los dos circuitos y se da por la ecuación
donde M es la inductancia mutua de los circuitos y L p y L s son las inductancias de los circuitos primario y secundario, respectivamente. Si las líneas de flujo del inductor primario atraviesan cada línea del secundario, entonces el coeficiente de acoplamiento es 1 y En la práctica, sin embargo, hay de diez fugas , por lo que la mayoría de los sistemas no están perfectamente acoplados. [1]
El acoplamiento espín-espín se produce cuando el campo magnético de un átomo afecta al campo magnético de otro átomo cercano. Esto es muy común en las imágenes por RMN . Si los átomos no están acoplados, habrá dos picos individuales , conocidos como doblete, que representan a los átomos individuales. Si hay acoplamiento, habrá un triplete, un pico más grande con dos más pequeños a cada lado. Esto ocurre debido a que los espines de los átomos individuales oscilan en tándem. [2]
Los objetos en el espacio que están acoplados entre sí están bajo la influencia mutua de la gravedad de cada uno . Por ejemplo, la Tierra está acoplada tanto al Sol como a la Luna, ya que está bajo la influencia gravitatoria de ambos. En el espacio son comunes los sistemas binarios , dos objetos acoplados gravitacionalmente entre sí. Ejemplos de esto son las estrellas binarias que giran una alrededor de la otra. Múltiples objetos también pueden estar acoplados entre sí simultáneamente, como en el caso de los cúmulos globulares y los grupos de galaxias . Cuando partículas más pequeñas, como el polvo, que se acoplan entre sí con el tiempo se acumulan en objetos mucho más grandes, se produce acreción . Este es el proceso principal por el que se forman las estrellas y los planetas. [3]
La constante de acoplamiento de un plasma se obtiene a partir de la relación entre su energía de interacción de Coulomb media y su energía cinética media (o la fuerza con la que la fuerza eléctrica de cada átomo mantiene unido el plasma). [4] Por lo tanto, los plasmas se pueden clasificar en plasmas débilmente acoplados y plasmas fuertemente acoplados según el valor de esta relación. Muchos de los plasmas clásicos típicos, como el plasma de la corona solar , están débilmente acoplados, mientras que el plasma de una estrella enana blanca es un ejemplo de plasma fuertemente acoplado. [4]
Dos sistemas cuánticos acoplados pueden modelarse mediante un hamiltoniano de la forma
que es la suma de los dos hamiltonianos de forma aislada con un factor de interacción añadido. En la mayoría de los sistemas simples, y se puede resolver exactamente mientras que se puede resolver mediante la teoría de perturbaciones . [5] Si los dos sistemas tienen una energía total similar, entonces el sistema puede sufrir una oscilación de Rabi . [5]
Cuando los momentos angulares de dos fuentes separadas interactúan entre sí, se dice que están acoplados. [6] Por ejemplo, dos electrones que orbitan alrededor del mismo núcleo pueden tener momentos angulares acoplados. Debido a la conservación del momento angular y la naturaleza del operador de momento angular , el momento angular total es siempre la suma de los momentos angulares individuales de los electrones, o [6] La interacción espín-órbita (también conocida como acoplamiento espín-órbita) es un caso especial de acoplamiento de momento angular. Específicamente, es la interacción entre el espín intrínseco de una partícula, S , y su momento angular orbital, L . Como ambos son formas de momento angular, deben conservarse. Incluso si se transfiere energía entre los dos, el momento angular total, J , del sistema debe ser constante, . [6]
Las partículas que interactúan entre sí se denominan acopladas. Esta interacción es causada por una de las fuerzas fundamentales, cuyas intensidades suelen estar dadas por una constante de acoplamiento adimensional . En electrodinámica cuántica , este valor se conoce como la constante de estructura fina α, aproximadamente igual a 1/137. Para cromodinámica cuántica , la constante cambia con respecto a la distancia entre las partículas. Este fenómeno se conoce como libertad asintótica . Las fuerzas que tienen una constante de acoplamiento mayor que 1 se denominan "fuertemente acopladas", mientras que aquellas con constantes menores que 1 se denominan "débilmente acopladas". [7]
