Luz ... ¿es una partícula o una onda? ¿Qué mecánica fundamental gobierna su comportamiento? Y lo más importante, ¿el mero acto de observación altera este comportamiento? Este es el enigma sobre el que los físicos cuánticos han estado desconcertados durante muchos siglos, desde que se teorizó la mecánica de ondas de fotones y se llevó a cabo por primera vez el experimento de la doble rendija.
También conocido como el experimento de Young, esto involucró rayos de partículas u ondas coherentes que pasaban a través de dos rendijas muy poco espaciadas, cuyo propósito era medir los impactos resultantes en una pantalla detrás de ellos. En mecánica cuántica, el experimento de la doble rendija demostró la inseparabilidad de las naturalezas de onda y partícula de la luz y otras partículas cuánticas.
El Experimento de la doble rendija fue realizado por primera vez 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 una cartulina con una hendidura. Más recientemente, los científicos han utilizado una fuente de luz puntual para iluminar una placa delgada con dos rendijas paralelas, y la luz que pasa a través de las rendijas incide en una pantalla detrás de ellas.
Basándose en la teoría clásica de partículas, los resultados del experimento deberían haber correspondido a las rendijas, los impactos en la pantalla apareciendo 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 se hubieran involucrado patrones de ondas.
Las partículas clásicas no interfieren entre sí; simplemente chocan. Si las partículas clásicas se disparan en línea recta a través de una rendija, todas golpearán la pantalla en un patrón del mismo tamaño y forma que la rendija. Donde hay dos rendijas abiertas, el patrón resultante será simplemente la suma de los dos patrones de una sola rendija (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 encontró que las bandas en la pantalla se absorbían como si estuvieran compuestas de partículas discretas (también conocidas 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 se hizo esto, los fotones aparecieron en forma de partículas y sus impactos en la pantalla correspondieron a las rendijas, diminutos 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 tanto como una partícula como como una onda, y que su observación hace que el rango de posibilidades de comportamiento se reduzca hasta el punto en que su comportamiento se vuelva predecible una vez más.
El experimento de la doble rendija no solo dio lugar a la teoría de las ondas de partículas de los fotones, sino que también hizo que los científicos fueran conscientes del 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 ver una demostración animada del experimento Double Slit, haga clic aquí.
Hemos escrito muchos artículos sobre el experimento de doble rendija para Universe Today. Aquí hay un foro de discusión sobre un experimento de doble rendija hecho en casa, y aquí hay un artículo sobre la dualidad onda-partícula.
Si desea obtener más información sobre el experimento de doble rendija, consulte estos artículos de Physorg.com y Space.com .
También grabamos un episodio completo de Astronomy Cast sobre la mecánica cuántica. Escucha aqui, Episodio 138: Mecánica cuántica .