Experimento de la doble rendija

Hoy toca hablar sobre otro gran experimento de la física: el experimento de la doble rendija o de Young, aplicado a electrones.
A principios del siglo XX comenzó a surgir una nueva teoría revolucionaria, la física cuántica. Entre otras de sus predicciones, está la de que todo cuerpo es a la vez una onda y una partícula.

¿Qué implica esto?

Por un lado sabemos cómo se comportan las partículas: chocan entre ellas, rebotan…
Y por otro lado tenemos a las ondas (como puede ser las ondas que formamos en un estanque). Las cuales presentan otros fenómenos distintos, como puede ser interferencia o difracción:
Si se juntan dos ondas, interfieren entre ellas, lo que da lugar a zonas donde la onda se refuerza, y otras en las que las dos ondas se destruyen, provocando lugares donde no se observa ninguna onda.

ondaparticula.png
Entonces, si un cuerpo es a la vez onda y partícula, se deberían ver los fenómenos correspondientes a las partículas y a las ondas.

Pero una pelota de tenis la vemos como un cuerpo sólido, no como una onda…

Bien, el principio de onda-partícula, también relaciona el tipo de onda que debe tener cada partícula, obteniendo que para partículas grandes (todo lo que podemos ver) la onda asociada es extremadamente muy pequeña, provocando que no la podemos ver.
Sin embargo, para partículas muy pequeñas, como puede ser un electrón, la onda asociada resultaría relevante y apreciable.

¿Cómo podemos ver que también es una onda?

Con un experimento relativamente sencillo: si hacemos pasar un haz de electrones por dos rendijas, estos electrones deberán interferirse entre sí, provocando un patrón de interferencias en una pared situada delante, al igual que si tratásemos con una onda formada en el agua o con luz (el experimento original de Young fue de luz, demostrando que también es una onda). Pero para esto, necesitamos que los orificios sean de un tamaño de aproximadamente una diez millonésima parte de un milímetro.

¿Qué se observa?

doblerendija.png
Pues precisamente se observa dicho patrón de interferencias, confirmando que un electrón es a la vez una partícula y una onda.
En la imagen vemos el patrón que va formando los electrones a medida que se van lanzando (imagen sacada de Wikipedia).

Sin embargo, en este punto podemos llegar a una paradoja:

Si se lanzan los electrones uno por uno, no deberían interferirse, ya que no tienen con quién, y debería producirse un resultado de acorde a cuando lanzamos pelotas por dos rendijas.
En cambio, se observa que el patrón de interferencias no varía, lo que nos lleva a que.. ¿los electrones se interfieren con ellos mismos?
O también se puede explicar como que por el camino el electrón actúa como una onda, con lo que pasa por las dos rendijas a la vez.

Y lo mejor del asunto llega en este punto: si ponemos un aparato para conocer por cuál de las dos rendijas pasa el electrón, el patrón de interferencias se destruye, observando únicamente dos franjas, como si de una partícula se tratase.

¿Cómo se puede entende esto?

Bien, pues la respuesta es que cualquier observación que se haga sobre un cierto fenómeno u objeto, induce un cambio en éste, lo que provoca, en este caso, que el electrón actúe durante todo el viaje como una partícula.

Por estas y otras cosas la cuántica resulta tan poco intuitiva…

Un vídeo que lo explica muy bien es el siguiente:

10 comentarios en “Experimento de la doble rendija

  1. Me ha encantado el vídeo! Hay más capítulos?
    Lo único que no deja muy claro el viejito entrañable de gafitas es porqué el patrón de interferencia desaparece al observar el electrón cruzando las rendijas.
    Esperemos que a partir de ahora, sin Diego de profesor, incrementes estas entradas aclaratorias.

  2. Pues sí, está muy bien el vídeo.
    El viejito entrañable se llama Dr. Quantum… así que ya te puedes hacer una idea de lo que explica😉.
    Por lo que he visto, solo está este vídeo y otro de un mundo en 2D. Una pena porque la cuántica da para mucho más…

    Lo del tema de que la función de onda con que se describe a la partícula colapse al observarlo y con ello se obtenga un comportamiento de partícula durante todo el trayecto puede ser más peliagudo de describir…..

    Aunque ya veremos en unas semanas.

  3. ¡Cómo me ha molado el vídeo!

    Quiero que el Dr Quantum se case con mi abuela y sea mi abuelo… Qué listo el pájaro. Pues sí, sin Diego nos va a hacer falta…

    ¡¿Por qué todos los Diegos majos y frikis están condenados a abandonar nuestras vidas?! xDDDD

  4. Lo cierto es que es súper didáctico, lo hacen bien. ¿De qué institución/ notas/ grupo de amigos es esto? Voy a ver si lo difundo por el mundo o algo xDDD.

  5. Es un misterio el por qué el electrón ejerce como partícula al ser observado, y de otra forma comportarse como onda, una prueba fehaciente de que podemos cambiar el universo con solo mirarlo…

  6. no sera que al observarlo y al usar luz paraello los fotones interfieran anulando la función de onda?
    saludos

  7. Con todo respeto: me gustaria saber si el experimento se ha hecho en el vacio y como se supone que hace la observacion.

  8. Es factible que en efecto estemos dentro de una simulación, la realidad de nosotros es exclusiva a nuestras experiencias sensoriales, a nuestro entorno más próximo, lo que hace casi imposible el que con nuestra tecnología actual pudiesemos aseverar que somos parte de un experimento controlado y más aún salir de este espacio controlado.

    La sondas espaciales recolectan información de manera digital por lo que también es poco probable que aunque estos artefactos lograsen surcar toda la galaxia esto aclare en algun sentido esa gran incognita.

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