Experimento de doble rendija
En la física moderna , el experimento de la doble rendija es una demostración de que la luz y la materia pueden mostrar características de ondas y partículas clásicamente definidas; además, muestra la naturaleza fundamentalmente probabilística de los fenómenos mecánicos cuánticos . Este tipo de experimento fue realizado por primera vez, utilizando luz, por Thomas Young en 1801, como demostración del comportamiento ondulatorio de la luz. [1] En ese momento se pensó que la luz consistía en cualquiera de ondas o partículas. Con el comienzo de la física moderna, unos cien años después, se comprendió que la luz podía, de hecho, mostrar un comportamiento característico de ambas ondas.y partículas. En 1927, Davisson y Germer demostraron que los electrones muestran el mismo comportamiento, que luego se extendió a átomos y moléculas. [2] [3] El experimento de Thomas Young con la luz fue parte de la física clásica mucho antes del desarrollo de la mecánica cuántica y el concepto de dualidad onda-partícula . Creía que demostraba que la teoría ondulatoria de la luz era correcta, y su experimento a veces se conoce como el experimento de Young [4] o las rendijas de Young.
El experimento pertenece a una clase general de experimentos de "doble camino", en los que una onda se divide en dos ondas separadas que luego se combinan en una sola onda. Los cambios en la longitud de la trayectoria de ambas ondas dan como resultado un cambio de fase , creando un patrón de interferencia . Otra versión es el interferómetro Mach-Zehnder , que divide el haz con un divisor de haz .
En la versión básica de este experimento, una fuente de luz coherente , como un rayo láser , ilumina una placa perforada por dos rendijas paralelas, y la luz que pasa a través de las rendijas se observa en una pantalla detrás de la placa. [5] [6] La naturaleza ondulatoria de la luz hace que las ondas de luz que pasan a través de las dos ranuras interfieran , produciendo bandas brillantes y oscuras en la pantalla, un resultado que no se esperaría si la luz estuviera formada por partículas clásicas. [5] [7] Sin embargo, la luz siempre se absorbe en la pantalla en puntos discretos, como partículas individuales (no ondas); el patrón de interferencia aparece a través de la densidad variable de estos impactos de partículas en la pantalla. [8]Además, las versiones del experimento que incluyen detectores en las rendijas encuentran que cada fotón detectado pasa a través de una rendija (como lo haría una partícula clásica), y no a través de ambas rendijas (como lo haría una onda). [9] [10] [11] [12] [13] Sin embargo, tales experimentos demuestran que las partículas no forman el patrón de interferencia si uno detecta por qué rendija pasan. Estos resultados demuestran el principio de dualidad onda-partícula . [14] [15]
Se encuentra que otras entidades de escala atómica, como los electrones , exhiben el mismo comportamiento cuando se disparan hacia una doble rendija. [6] Además, se observa que la detección de impactos discretos individuales es intrínsecamente probabilística, lo cual es inexplicable usando la mecánica clásica . [6]
El experimento se puede hacer con entidades mucho más grandes que los electrones y los fotones, aunque se vuelve más difícil a medida que aumenta el tamaño. Las entidades más grandes para las que se realizó el experimento de la doble rendija fueron moléculas que comprendían cada una 2000 átomos (cuya masa total era de 25 000 unidades de masa atómica ). [dieciséis]
El experimento de la doble rendija (y sus variaciones) se ha convertido en un clásico por su claridad al expresar los enigmas centrales de la mecánica cuántica. Debido a que demuestra la limitación fundamental de la capacidad del observador para predecir resultados experimentales, Richard Feynman lo llamó "un fenómeno que es imposible [...] de explicar de una manera clásica , y que tiene en sí el corazón de la mecánica cuántica. En realidad , contiene el único misterio [de la mecánica cuántica] ". [6]
