Experimento de Young


El experimento de Young, más conocido como el experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz. [1]

Posteriormente, la experiencia ha sido considerada fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda corpúsculo, una característica de la mecánica cuántica. El experimento también puede realizarse con electrones, protones o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz.

Aunque este experimento se presenta habitualmente en el contexto de la mecánica cuántica, fue diseñado mucho antes de la llegada de esta teoría para responder a la pregunta de si la luz tenía una naturaleza corpuscular o si, más bien, consistía en ondas viajando por el éter, análogamente a las ondas sonoras viajando en el aire. La naturaleza corpuscular de la luz está basada más que todo en las investigaciones, descubrimientos y trabajos de Newton; la naturaleza ondulatoria, en los trabajos clásicos de Hooke y Huygens.

Los patrones de interferencia observados por estos científicos restaban crédito a la teoría corpuscular. La teoría ondulatoria se mostró muy robusta hasta los comienzos del siglo XX, cuando nuevos experimentos empezaron a mostrar un comportamiento que solo podía ser explicado por una naturaleza corpuscular de la luz. De este modo el experimento de la doble rendija y sus múltiples variantes se convirtieron en un experimento clásico por su claridad a la hora de presentar una de las principales características de la mecánica cuántica.

La forma en la que se presenta normalmente el experimento no se realizó sino hasta 1961 utilizando electrones y mostrando la dualidad onda-corpúsculo de las partículas subatómicas (Claus Jönsson, Zeitschrift für Physik, 161, 454; Electron diffraction at multiple slits, American Journal of Physics, 42, 4-11, 1974). En 1974 fue posible realizar el experimento en su forma más ambiciosa, electrón a electrón, comprobando las hipótesis mecanocuánticas predichas por Richard Feynman. Este experimento fue realizado por un grupo italiano liderado por Pier Giorgio Merli y repetido de manera concluyente en 1989 por un equipo japonés liderado por Akira Tonomura y que trabajaba para la compañía Hitachi. El experimento de la doble rendija electrón a electrón se explica a partir de la interpretación probabilística de la trayectoria seguida por las partículas.


Los fotones o partículas de materia (como un electrón) producen un patrón de onda cuando se usan dos rendijas
Acumulación de electrones con el paso del tiempo.
Dos patrones de difracción por una onda plana
Dos ranuras están iluminadas por una onda plana
El mismo conjunto de doble rendija (0.7 mm entre las rendijas); en la imagen superior, una rendija está cerrada. En la imagen de una sola rendija, se forma un patrón de difracción (los puntos débiles a ambos lados de la banda principal) debido al ancho distinto de cero de la rendija. También se ve un patrón de difracción en la imagen de doble rendija, pero con el doble de intensidad y con la adición de muchas franjas de interferencia más pequeñas.
Simulación de una función de onda de partículas: experimento de doble rendija. El desenfoque blanco representa la partícula. Cuanto más blanco es el píxel, mayor es la probabilidad de encontrar una partícula en ese lugar si se mide.
Foto de la interferencia de doble rendija de la luz solar.
Uno de un número infinito de rutas igualmente probables utilizadas en la integral de ruta de Feynman (ver también: proceso de Wiener)