En mecánica cuántica , el experimento de resultado negativo de Renninger es un experimento mental que ilustra algunas de las dificultades para comprender la naturaleza del colapso y la medición de la función de onda en la mecánica cuántica. La afirmación es que no es necesario detectar una partícula para que se produzca una medición cuántica, y que la falta de detección de una partícula también puede constituir una medición. El experimento mental fue planteado por primera vez en 1953 por Mauritius Renninger . Puede entenderse como un refinamiento de la paradoja presentada en el problema de Mott .
El problema de Mott se refiere a la paradoja de reconciliar la función de onda esférica que describe la emisión de un rayo alfa por un núcleo radiactivo, con las huellas lineales que se ven en una cámara de niebla . Formulado en 1929 por Sir Nevill Francis Mott y Werner Heisenberg , fue resuelto por un cálculo hecho por Mott que mostró que el sistema mecánico cuántico correcto debe incluir las funciones de onda para los átomos en la cámara de niebla así como para el rayo alfa. El cálculo mostró que la probabilidad resultante es distinta de cero solo en líneas rectas que salen del átomo decaído; es decir, una vez que se realiza la medición, la función de onda deja de desaparecer solo cerca de la trayectoria clásica de una partícula.
En la formulación de Renninger, la cámara de niebla se reemplaza por un par de detectores de partículas hemisféricos , que rodean completamente un átomo radiactivo en el centro que está a punto de desintegrarse emitiendo un rayo alfa. A los efectos del experimento mental, se supone que los detectores son 100 % eficientes, por lo que siempre se detecta el rayo alfa emitido.
Al considerar el proceso normal de medición cuántica, está claro que si un detector registra el decaimiento, el otro no lo hará: una sola partícula no puede ser detectada por ambos detectores. La observación central es que la no observación de una partícula en una de las capas es una medida tan buena como detectarla en la otra.
La fuerza de la paradoja se puede aumentar considerando que los dos hemisferios tienen diámetros diferentes; con la capa exterior a una buena distancia más lejos. En este caso, después de la no observación del rayo alfa en la capa interna, se llega a la conclusión de que la función de onda (originalmente esférica) se ha "colapsado" en forma de hemisferio y (debido a que la capa externa está distante) es todavía en el proceso de propagación a la capa exterior, donde se garantiza que eventualmente será detectado.
En la formulación estándar de la mecánica cuántica, la afirmación es que la función de onda se ha colapsado parcialmente y ha tomado una forma hemisférica. El colapso completo de la función de onda, hasta un solo punto, no ocurre hasta que interactúa con el hemisferio exterior. El enigma de este experimento mental radica en la idea de que la función de onda interactuó con la capa interna, provocando un colapso parcial de la función de onda, sin activar realmente ninguno de los detectores en la capa interna. Esto ilustra que el colapso de la función de onda puede ocurrir incluso en ausencia de detección de partículas.