La doble rendija

¡Hola hola! Después de casi 2 meses, traemos otro artículo de cuántica a Electrones Excitados. Hoy vamos a hablar del experimento más famoso de la historia de la cuántica (¡qué exagerado soy!), y uno de mis preferidos. Junto al artículo sobre el efecto fotoeléctrico, el tema de hoy es el que más nos ayudará desarrollar un concepto intuitivo sobre la física cuántica y sus locuras. Se trata del experimento de la doble rendija. Hoy aún pierdo noches de sueño pensando en él, y no soy el único…

Vamos allá. Espero recordéis artículos anteriores en los que hablábamos de la famosa dualidad onda-corpúsculo: las ondas se comportan como cuerpos, y los cuerpos como ondas. Sí bueno, diréis, pero ¿eso de dónde sale? Pues de fenómenos como el de éste experimento. En 1801, Thomas Young hizo lo siguiente. Colocó una fuente de luz, y al lado una lámina opaca (S1) con una rendija muy delgada (a), que al ser atravesada por la luz, actuaba como foco de ondas. Esas ondas se propagaban hasta un segundo panel (S2), en el que Young había puesto dos rendijas juntas (b y c), por lo que la cuestión quedaba así:

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Eso hacía que, mediante una propiedad de la superposición de las ondas, al proyectarse al mismo tiempo las ondas que venían por b ya las que venían por c en el panel F, debiera resultar lo que se llama un patrón de interferencia. Consiste en unas bandas de intensidad que tienen ésta forma:

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Ese patrón, de proyectarse en la pared, demostraría que efectivamente, la luz es una onda o bien, lo que es casi lo mismo, hace la clase de cosas que hacen las ondas. Y efectivamente así era. Muchos científicos entonces pensaron que lo que pasaba era que en realidad, la luz estaba compuesta por partículas, por fotones, como decía Einstein y que todos juntos en tropel se comportaban como onda, igual que las moléculas de agua hacen ondas, así que el experimento no tenía por qué demostrar nada más allá de que la luz se comportaba como una onda.

En 1961 el experimento volvió a realizarse. Ésta vez la tecnología permitía disparar chorros de electrones, es decir partículas. Como eso ya no eran ondas, lo que se esperaba es que al pasar el chorro de electrones por la doble rendija, unos pasaran por una y otros por otra, de tal forma que se dibujarían dos bandas en la pared, una por cada rendija. Lógico.

Pues no. Lo que se proyectó fue… un patrón de interferencia. “No es tan raro”  -se dijeron- “como habíamos predicho, las partículas todas juntas se comportan como onda, interfiriendo unos con otros, y formando un  patrón de interferencia, eso lo explica todo.”

En efecto, queridos lectores, eso lo explicaba todo. Sólo que no era lo que pasaba. Lo descubrieron cuando repitieron el experimento, pero ésta vez, lanzando electrones uno a uno en vez de lanzarlos a lo loco. Así suponían que cada electrón escogería pasar por la rendija b o la rendija c, no habría electrones con los que chocar, y se dibujaría, por fin, las dos bandas esperadas en el experimento anterior. Pusieron la máquina en marcha que lanzó un electrón, y se proyectó en la pared. Lanzó luego otro, más tarde otro, y otro, y otro… se fueron a tomar café, y lo dejaron lanzando electrones, como si fuera una máquina de lanzar pelotas de tenis. Cuando volvieron se habían proyectado unos cuantos cientos de miles… y habían dibujado… ¡un patrón de interferencia! No tiene sentido, si lo pensáis. Para que se dibuje el patrón, es necesario que las partículas choquen unas con otras… pero ¿cómo era posible que los electrones uno a uno dibujaran un patrón? Nuestros científicos estaban al borde del colapso.

Os emplazo la próxima entrega de cuántica en Electrones Excitados. Estad preparados, porque os voy a contar como repitieron el experimento, pero para saber bien qué había ocurrido, nuestros científicos se trajeron el café hecho al laboratorio, para no perder de vista los electrones cuando pasaban por la rendija. Lo que vieron entonces… lo sabréis en la próxima entrega.

Editamos para añadir las imágenes, que no se mostraban correctamente. Mil disculpas.