Luz ... ¿es una partícula o una onda? ¿Qué mecánica fundamental rige su comportamiento? Y lo más importante, ¿el mero acto de observación altera este comportamiento? Este es el enigma que los físicos cuánticos han estado desconcertando durante muchos siglos, desde que se teorizó la mecánica de las ondas de fotones y se realizó por primera vez el experimento de la Doble rendija.
También conocido como el experimento de Young, esto involucraba haces de partículas u ondas coherentes que pasaban a través de dos rendijas muy separadas, cuyo propósito era medir los impactos resultantes en una pantalla detrás de ellos. En mecánica cuántica, el experimento de doble rendija demostró la inseparabilidad de la naturaleza de las ondas y partículas de la luz y otras partículas cuánticas.
El experimento de la doble rendija fue realizado por Thomas Young en 1803, aunque se dice que Sir Isaac Newton realizó un experimento similar en su propio tiempo. Durante los experimentos originales, Newton iluminó un cabello pequeño, mientras que Young usó un trozo de tarjeta con un corte en él. Más recientemente, los científicos han utilizado una fuente de luz puntual para iluminar una placa delgada con dos rendijas paralelas, y la luz que atraviesa las rendijas golpea una pantalla detrás de ellas.
Basándose en la teoría clásica de partículas, los resultados del experimento deberían corresponder a las rendijas, los impactos en la pantalla aparecieron en dos líneas verticales. Sin embargo, este no fue el caso. Los resultados mostraron en muchas circunstancias un patrón de interferencia, algo que solo podría ocurrir si los patrones de onda hubieran estado involucrados.
Las partículas clásicas no interfieren entre sí; simplemente chocan. Si se disparan partículas clásicas en línea recta a través de una ranura, todas golpearán la pantalla en un patrón del mismo tamaño y forma que la ranura. Cuando hay dos ranuras abiertas, el patrón resultante será simplemente la suma de los dos patrones de una sola ranura (dos líneas verticales). Pero una y otra vez, el experimento demostró que los haces de luz coherentes estaban interfiriendo, creando un patrón de bandas brillantes y oscuras en la pantalla.
Sin embargo, siempre se descubrió que las bandas en la pantalla estaban absorbidas como si estuvieran compuestas de partículas discretas (también conocidos como fotones). Para hacer las cosas aún más confusas, se colocaron dispositivos de medición para observar los fotones a medida que pasaban por las rendijas. Cuando esto se hizo, los fotones aparecieron en forma de partículas y sus impactos en la pantalla correspondieron a las ranuras, pequeños puntos del tamaño de partículas distribuidos en líneas verticales rectas.
Al colocar un dispositivo de observación en su lugar, la función de onda de los fotones colapsó y la luz se comportó como partículas clásicas una vez más. Esto solo podría resolverse afirmando que la luz se comporta como una partícula y una onda, y que observarlas hace que el rango de posibilidades de comportamiento se reduzca al punto donde su comportamiento se vuelve predecible una vez más.
El experimento de Doble rendija no solo dio lugar a la teoría de la onda de partículas de los fotones, sino que también hizo que los científicos conocieran el increíble y confuso mundo de la mecánica cuántica, donde nada es predecible, todo es relativo, y el observador ya no es un sujeto pasivo. , pero un participante activo con el poder de cambiar el resultado. Para una demostración animada del experimento Double Slit, haga clic aquí.
Hemos escrito muchos artículos sobre el experimento Double Slit Experiment para la revista Space. Aquí hay un foro de discusión sobre un experimento casero de doble rendija, y aquí hay un artículo sobre la dualidad onda-partícula.
Si desea obtener más información sobre el experimento de la doble rendija, consulte estos artículos de Physorg.com y Space.com.
También hemos grabado un episodio completo de Astronomy Cast sobre mecánica cuántica. Escucha aquí, Episodio 138: Mecánica Cuántica.
