Experimento De La Doble Rendija

La sorpresa de la cuántica

La física cuántica ha supuesto una sorpresa a muchos niveles. Esta teoría nos ha llevado al límite del 'sentido común', nos enfrenta a un universo que se rige por leyes y comportamientos que están muy alejados de cualquier experiencia cotidiana.

En nuestra vida diaria estamos acostumbrados a catalogar las cosas. Una de las clasficaciones que hacemos de los fenómenos físicos es si están formados por partículas o por ondas. De forma breve podríamos definir:

• Partícula = Objeto diferenciable del entorno al que se le asignan propiedades bien definidas y que ocupa un lugar concreto en el espacio. Una de sus características más representativas es que al colisionar dos de estas partículas alteran su movimiento. Por supuesto, respetando las leyes de conservación pertinentes.

• Onda = Perturbación que se propaga por un medio o un campo, por ejemplo el electromagnético, con unas características determinadas. Uno de los fenómenos físicos más representativos de las ondas es su capacidad para interferir. Cuando dos ondas se cruzan en una determinada región del espacio se combinan de forma que hay regiones donde se refuerzan y otras donde se suprimen. Esto da lugar a lo que se conoce como patrón de interferencia. Cuando las ondas prosiguen continuan su propagación retoman sus propiedades previas a la interferencia.

En cuántica, los sistemas no se pueden catalogar según esta clasificación. Un mismo sistema puede tener comportamientos ondulatorios o de partícula. Esto es lo que nos dice la archiconocida, y muchas veces mal interpretada, dualidad onda-partícula.

Se puede considerar que esta dualidad está en la base de todas las sorpresas cuánticas. En un sentido histórico, éste hecho fue el culpable del desarrollo de toda la teoría cuántica posterior.

Dobles rendijas, canicas y ondas

Para comprobar esto que acabamos de comentar imaginemos que tenemos el siguiente dispositivo:

1. Tenemos una pared con dos rendijas.

2. A cierta distancia ponemos una pantalla que nos servirá como detector.

3. Disponemos de un dispositivo que lanza canicas en distintas direcciones. Estas canicas tienen el tamaño justo para pasar por la rendija.

4. Además, tenemos un sistema que genera ondas.

Lo que vamos a hacer es estudiar el comportamiento de ondas y partículas en este sistema de doble rendija.

Lanzando canicas

Para comenzar lanzaremos las canicas con tan solo una rendija abierta. Lo que uno encuentra en la pantalla detectora es que las canicas impactan preferentemente enfrente de la rendija por la que las canicas pasan:

Si abrimos las dos rendijas, lo que obtenemos es:

Aquí se indican, con las líneas rojas y verdes, las canicas que han pasado por la rendija 1 y 2. La línea azul es la suma de ambas contribuciones. Este es el perfil que obtendríamos al graficar el número de impactos en cada posición de la pantalla.

Lanzando ondas

Ahora emplearemos el generador de ondas. Cuando estas llegan a la doble rendija, cada una de estas rendijas actuará como un foco emisor secundiaro. Por lo tanto se crearán dos ondas que interferirán:

En la pantalla detectora veremos como hay regiones con mucha intensidad (interferencia constructiva de la ondas) y otras regiones con poca intensidad (interferencia destructiva de las ondas). Esto es lo que llamamos patrón de interferencia.

Si queremos graficar este patrón, la figura que obtenemos es:

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