{"id":29920,"date":"2006-06-14T00:35:00","date_gmt":"2006-06-14T00:35:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/astrofisica\/archive\/2006\/06\/14\/29920.aspx"},"modified":"2006-06-14T00:35:00","modified_gmt":"2006-06-14T00:35:00","slug":"fisica-cuantica-y-el-experimento-de-la-doble-rendija-una-explicacion-sencilla-de-la-dualidad-onda-particula","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/2006\/06\/14\/29920","title":{"rendered":"F\u00edsica Cu\u00e1ntica y el experimento de la doble rendija: una explicaci\u00f3n sencilla de la dualidad onda-part\u00edcula."},"content":{"rendered":"
David Barrado y Navascu\u00e9s<\/p>\n

Se dice que la F\u00edsica no es sencilla. Y si nos movemos de la F\u00edsica Cl\u00e1sica a la Cu\u00e1ntica, casi todo el mundo parece perdido. Sin embargo, incluso conceptos aparentemente complejos o parad\u00f3jicos pueden ser entendidos si se utilizan criterios pedag\u00f3gicos, rigor, y cierta dosis de humor. Este es el caso de la dualidad onda-part\u00edcula. <\/div>\n

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En los dos enlaces que incluyo a continuaci\u00f3n se muestra una animaci\u00f3n  donde se explica la dualidad onda-part\u00edcula de manera concisa, clara y muy amena. El video dura unos cinco minutos e incluso un chaval de 10-12 a\u00f1os podr\u00eda seguirlo sin problemas. Desafortunadamente est\u00e1 en ingles. As\u00ed que he escrito un breve gui\u00f3n que indica qu\u00e9 es lo que est\u00e1 explicando el narrador, con los tiempo aproximados. Me pregunto por qu\u00e9 no se hacen cosas as\u00ed en castellano.<\/p>\n

00:00<\/b>
La animaci\u00f3n comienza explicando qu\u00e9 patr\u00f3n  deja un chorro de part\u00edculas de tama\u00f1o apreciable (en este caso, bolas de m\u00e1rmol) al atravesar una rendija. La respuesta es evidente, golpear\u00edan la pared posterior en un \u00e1rea rectangular, de forma id\u00e9ntica a la rendija (este ser\u00eda el caso 1a<\/span>). Si en lugar de una rendija ponemos dos, conseguiremos obtener dos \u00e1reas, cada una relacionada con una de las rendijas. Esto es, cada part\u00edcula atraviesa una y solo una rendija, golpeando en una y solo una de las regiones de la  pared posterior (caso 1b<\/span>).<\/p>\n


Caso 1a<\/b>, donde se lanzan bolas de m\u00e1rmol contra una rendija<\/i><\/p>\n


Caso 1b<\/b>, donde se lanzan las mismas bolas de m\u00e1rmol contra dos rendijas.<\/i><\/p>\n

01:20 <\/b>
Este experimento puede repetirse con ondas. Por ejemplo, las de cualquier l\u00edquido, como es el caso del agua. Cuando las ondas se enfrentan con un muro en el que se ha perforado una rendija (caso 2a<\/span>), al atravesarla y golpear un muro posterior dejan una huella an\u00e1loga a la que dejaron las part\u00edculas en el primer caso (caso 1a). Si en lugar de una rendija las ondas se enfrenta a dos (caso 2b<\/span>), no se reproduce el patr\u00f3n del caso 1b, sino que aparece un patr\u00f3n de interferencia. \u00c9ste consiste en numerosas  bandas paralelas de intensidad decreciente, que se produce porque las ondas interfieren<\/span> unas con otras y dan lugar a cancelaciones (donde no se observa se\u00f1al) y refuerzos de la se\u00f1al.<\/p>\n

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Caso 2a.<\/b> Aqu\u00ed se utilizan las ondas producidas en un l\u00edquido, que atraviesan una rendija.<\/i> <\/div>\n

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Caso 2b<\/b>. Similar al anterior, pero con el l\u00edquido atravesando dos rendijas y produciendo<\/i> un patr\u00f3n de interferencia.<\/i> <\/div>\n

02:00<\/b>    
Sin embargo, el mundo de la F\u00edsica Cu\u00e1ntica, de lo muy peque\u00f1o (en realidad la F\u00edsica Cl\u00e1sica es una aproximaci\u00f3n que describe adecuadamente el mundo macrosc\u00f3pico, pero la F\u00edsica Cu\u00e1ntica se aplica tambi\u00e9n a todo lo que vemos y tocamos) es diferente, parad\u00f3jico en apariencia; subyugante.<\/p>\n

Aqu\u00ed el experimento se realiza con electrones,  part\u00edculas subat\u00f3micas de carga negativa y masa muy reducida (las corrientes el\u00e9ctricas comunes est\u00e1n formadas por flujos de electrones). Al atravesar los electrones una rendija (caso 3a<\/span>), se reproduce un patr\u00f3n de se\u00f1ales an\u00e1logo a los casos 1a (part\u00edculas de m\u00e1rmol) y 2a   (ondas de un l\u00edquido). Pero si en lugar de una rendija el muro tiene dos (caso 3b<\/span>), lo que se obtiene es un patr\u00f3n de difracci\u00f3n similar al que se obtuvo con ondas  (2b), y no lo que esperar\u00edamos en principio, el patr\u00f3n que dejan las part\u00edculas de m\u00e1rmol (1b).<\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 ocurre?\u00bfC\u00f3mo es que las part\u00edculas microsc\u00f3picas,  en este caso electrones, se comportan como ondas?\u00bfSer\u00eda posible que los electrones estuvieran interactuando entre ellos, interfiri\u00e9ndose y dando lugar al patr\u00f3n de interferencia que observamos en el muro?<\/p>\n

03:00<\/b>
Para comprobar esta posibilidad, lanzamos electr\u00f3n a electr\u00f3n.  Sorprendentemente, \u00a1el patr\u00f3n de difracci\u00f3n se vuelve a producir! Esto quiere decir que cada electr\u00f3n, cuando tiene que cruzar un par de rendijas, interfiere consigo mismo y da lugar a la se\u00f1al observada. En realidad, tiene asociada lo que los f\u00edsicos denominan una funci\u00f3n de onda,  con una probabilidad de cruzar cada una de las rendijas. Los electrones (y no s\u00f3lo ellos) se comportan en ocasiones como ondas y otras como part\u00edculas, existe una dualidad en su comportamiento.<\/p>\n

\u00bfY si quisi\u00e9ramos \u00abenga\u00f1ar\u00bb al electr\u00f3n, mirar con detalle por donde pasa?<\/p>\n

03:50<\/b>
Para ello desarrollamos un dispositivo que observa las rendijas y determinar\u00eda por cual ha cruzado. Ahora sabemos que ha entrado por una cualquiera de las rendijas y no por la otra. Sin embargo… lo que observamos es que el patr\u00f3n de interferencia no se ha producido en esta ocasi\u00f3n. Lo que se observa en el muro posterior es un patr\u00f3n tipo part\u00edcula macrosc\u00f3pica (1b).<\/p>\n


Caso 3a<\/b>. F\u00edsica Cu\u00e1ntica, con los electrones cruzando una rendija<\/i><\/p>\n

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Caso 3b<\/b>. F\u00edsica Cu\u00e1ntica, con los electrones produciendo un patr\u00f3n de interferencia, similar a las ondas del caso 2b, al cruzar dos rendijas.<\/i> <\/div>\n

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Esto es, el hecho de observar con detalle ha cambiado lo que ha sucedido. La funci\u00f3n de onda del electr\u00f3n ha colapsado, eliminando correlaciones que antes s\u00ed estaban presentes. Y este fen\u00f3meno  es probablemente una de las consecuencias m\u00e1s importantes de la F\u00edsica Cu\u00e1ntica: el observador no es algo objetivo que est\u00e1 fuera de lo observado, que es independiente de \u00e9l; forma parte del  sistema y por tanto  tiene que ser estudiado con juntamente.<\/p>\n

Fascinante y sorprendente, pero no por ello menos real.<\/p>\n

Enlaces:<\/span><\/p>\n

Enlace I, con el video (algo m\u00e1s de 5 minutos)<\/a><\/p>\n

Enlace II, con el video (algo m\u00e1s de 5 minutos)<\/a><\/p>\n

Enlace III, con versiones para quicktime y windows media (what the bleep, fuente original)<\/a><\/p>\n

Agradezco a mi amigo Daniel que me haya se\u00f1alado este video. Y, por supuesto, sus comentarios.<\/p><\/div>\n

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David Barrado y Navascu\u00e9s Se dice que la F\u00edsica no es sencilla. Y si nos movemos de la F\u00edsica Cl\u00e1sica a la Cu\u00e1ntica, casi todo el mundo parece perdido. Sin embargo, incluso conceptos aparentemente complejos o parad\u00f3jicos pueden ser entendidos si se utilizan criterios pedag\u00f3gicos, rigor, y cierta dosis de humor. Este es el caso de la dualidad onda-part\u00edcula.<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[64,552],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/29920"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=29920"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/29920\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=29920"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=29920"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/astrofisica\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=29920"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}