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28/05/2024Experimento de la doble rendija
El experimento de la doble rendija, originalmente propuesto por Thomas Young en 1801, es uno de los experimentos más famosos y fundamentales en la física, especialmente en la mecánica cuántica. Este experimento demuestra la naturaleza dual de las partículas subatómicas, como los electrones y los fotones, que pueden exhibir comportamientos tanto de partículas como de ondas.
Descripción del Experimento Clásico
- Configuración Inicial: Young hizo pasar luz a través de una única rendija para luego hacerlo pasar por dos rendijas estrechas y paralelas en una pantalla opaca.
- Interferencia de Ondas: Detrás de las rendijas, colocó una pantalla de observación. Si la luz solo se comportara como partículas, se esperaría ver dos bandas en la pantalla, correspondientes a las dos rendijas. Sin embargo, lo que se observó fue un patrón de franjas claras y oscuras, conocido como patrón de interferencia, característico del comportamiento ondulatorio.
- Conclusión: Este patrón de interferencia indica que la luz actúa como una onda que se divide al pasar por las dos rendijas y luego las dos ondas resultantes interfieren entre sí.
Extensión a la Mecánica Cuántica
- Electrones y otras partículas: En el siglo XX, se repitió el experimento usando electrones y otras partículas subatómicas en lugar de luz. Se esperaba que, al ser partículas, los electrones se comportarían de manera diferente. Sin embargo, cuando los electrones se dispararon uno a uno a través de las rendijas, todavía se observó un patrón de interferencia en la pantalla.
- Principio de Superposición: Esto sugiere que cada electrón pasa simultáneamente por ambas rendijas y las ondas de probabilidad de la posición del electrón interfieren entre sí, formando el patrón de interferencia.
- Colapso de la Función de Onda: Cuando se intentó medir a través de cuál rendija pasaba cada electrón (introduciendo un dispositivo de medición), el patrón de interferencia desapareció, y se observó un patrón de dos bandas, indicando que el electrón se comportaba como una partícula. Este resultado ilustra el principio de que la medición afecta el estado cuántico de las partículas.
Implicaciones Filosóficas y Científicas
- Naturaleza Dual: El experimento de la doble rendija resalta la dualidad onda-partícula, un concepto central en la mecánica cuántica que propone que las partículas subatómicas tienen propiedades tanto de ondas como de partículas.
- Principio de Incertidumbre: Relacionado con el experimento está el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que es imposible conocer simultáneamente con precisión la posición y el momento de una partícula.
- Observador y Realidad: La influencia de la observación en el resultado del experimento plantea preguntas profundas sobre la naturaleza de la realidad y el papel del observador en la mecánica cuántica.
El experimento de la doble rendija sigue siendo un área activa de investigación y debate, proporcionando una ventana fascinante a los misterios de la física cuántica y la naturaleza fundamental del universo.
Pero expliquémoslo de una forma que podamos comprender mejor: Os presento al Doctor Fred Alan Wolf, físico y escritor, al que iremos conociendo mas a fondo poco a poco en Mityc. El físico, también conocido como Dr. Quantum, nos explica de la forma mas accesible en este vídeo de dibujos animados un fenómeno de relatividad cuántica, el experimento de la doble rendija.
