Con mala letra

Otra bitácora más en un universo de unos y ceros

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copyleft - Luis Javier Tarrío

Dualidad corpúsculo-onda

Un experimento que pueden hacer con un folio, un cuchillo y un láser de esos de tres euros:

Tomen el folio y con el cuchillo hagan una raja estrecha. Ahora levántenlo y apunten con el láser al lugar donde realizaron el corte, en la pared (o mesa, o lo que tengan detrás del folio) aparecerá una mancha difusa de luz roja (si usan un láser rojo, obviamente). Es lo que se llama difracción.

Ahora vuelvan a posar el folio y hagan otro tajo justo al lado del anterior, de forma más o menos paralela. Vuelvan a levantar el folio y a apuntar con él con su láser. Si apuntan a uno de los cortes aparecerá una mancha difusa, y si apuntan al otro aparecerá otra mancha similar. Si en lugar de ello dirije el láser a las dos aberturas aparecen varias rayas luminosas y oscuras alternadas. Es lo que se llama interferencia.

En la interferencia las ondas provenientes de uno de los cortes y las ondas provenientes de la otra interfieren anulándose en algunos lugares (franjas oscuras) y aumentando la intensidad al doble en otros (franjas luminosas). Es lo mismo que si en un estanque tiramos dos piedras: cada una de ellas creará unas ondas en el agua en las que hay zonas más altas y zonas más bajas; cuando una zona alta debida a una de las piedras "se mezcla" con la zona baja debida a la otra el agua se verá plana, si se encuentran dos zonas altas o dos zonas bajas éstas se verán con el doble de altura (y bajura, si eso existiese).

Esto todo es muy fácil de comprender, si a alguien le interesa puede ver el desarrollo matemático de la difracción aquí y el de la interferencia acá.

Lo gracioso viene ahora, en este punto el experimento deja de ser verificable por nosotros, habrá que realizar actos de fe, prohibidos en ciencia, ¡vaya por Dios!... es decir... ¡córcholis!

Ahora supongamos que alteramos el láser de modo que en vez de "escupir" una gran cantidad de fotones, lo que hace es dejarlos libres de uno en uno. (Como quien usa un cuentagotas en lugar de una manquera). Apuntamos con este láser modificado a una rendija, disparando un sólo fotón, y vemos la difracción. Apuntamos a la otra lanzando otro fotón y volvemos a ver difracción. Ahora apuntamos a las dos rendijas a la vez y disparamos otro fotón...

...se ve una imagen sin interferencias, como era de esperar, el fotón no tiene con qué interferir, ¿o qué se creían?

Pero lo bueno aún está por llegar.

Ahora lo que hacemos es ir dejando salir un fotón tras otro, apuntando a las dos rendijas, y ahí aparecen, ¿las ven?, las líneas de interferencia. ¿Con qué interfiere cada fotón para que aparezca el patrón de rayas claras y oscuras? Puede que cada fotón pase por las dos rendijas (como si fuese onda, imaginemos una ola del mar que se encuentra con un dique con dos aperturas), después de pasar por ellas interfiere consigo mismo y vemos el patrón.

Podemos comprobarlo, colocamos un detector en cada rendija para ver si pasa por ambas y volvemos a lanzar los fotones, de uno en uno. Vemos un patrón de difracción. Miramos los detectores, cada fotón pasa por una rendija o por otra, no por ambas a la vez. Quitamos los detectores, aparece un patrón de interferencia. Los volvemos a poner, difracción.

Bienvenidos a la física cuántica, reino del principio de incertidumbre, y olviden todo lo que creen saber.

2003-04-13 08:51 | 4 Comentarios | Esta historia

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Comentarios

1
De: Vendell Fecha: 2003-04-16 07:03

¿Cómo se hace para apuntar simultáneamente a las dos rendijas a la vez con un solo láser?



2
De: Jacobo Fecha: 2003-04-16 08:36

¿Dos rendijas muy juntas y/o un láser con un haz muy ancho? :-)



3
De: Akin Fecha: 2003-04-16 17:53

Ah... si vemos todo el experimento como mecánica ondulatoria no hay problema para entenderlo...

Excepto los detectores de fotones ¿Como funcionan? ¿Porque un detector de fotones nos dice que el fontón pasa por una única rendija y no que pasa 'mayoritariamente' por una rendija?

Si como supongo, un detector de esos es un sistema con electrones mirando electronas desnudas (es decir excitados) de forma que una mínima cantida de energía desprende un electrón que cual avalancha se lleva a unos cuantos compañeros y crea una corriente eléctrica ¿Porque ese fenómeno nos indica que ha pasado un fontón entero y no la mayor parte de uno (que si va como onda pudiera ser)? ¿Porque el hecho de que funcionen los detectores de fotones con su efecto fotoeléctrico implica que el fontón puede entenderse y medirse como partítula?



4
De: ljtarrio Fecha: 2003-04-25 20:21

Vendell, usted simplemente apunte al medio, ya los fotones se encargarán de ir a donde les apetezca ;)

De todos modos, quizás algún día escriba la segunda parte de esta historia comentando cosas que, leídas ahora mismo, pueden llegar a resultar confusas.



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