EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA

El experimento de Young, también denominado experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

Posteriormente, la experiencia ha sido considerada fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda corpúsculo, una característica de la mecánica cuántica. El experimento también puede realizarse con electrones, protones o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz.

EL EXPERIMENTO

En el mundo cuántico –el de las partículas subatómicas como los electrones– las ‘cosas’ actúan de una forma muy distinta a como sucede en la escala macroscópica, en la que nos movemos los seres humanos. El experimento de la doble rendija pone de manifiesto dos características desconcertantes de ese mundo. La primera es que, a escala micro, los objetos físicos tienen una naturaleza dual: según las circunstancias, pueden comportarse como un conjunto de partículas o como una onda. Y la segunda consiste en que el hecho de observarlos hace que actúen de una manera o de otra.

Para entender algo más del mundo cuántico, vamos a presentar una formulación ideal del experimento prescindiendo de los detalles técnicos.

Situémonos primero en la escala macro, en nuestro mundo. Vamos a lanzar, una a una y en distintas direcciones, miles de canicas contra una placa atravesada por dos finas rendijas verticales. En otra placa más alejada vamos a recoger el impacto de las canicas. ¿Qué ‘dibujo’ habrá producido este impacto?

La respuesta es: dos franjas verticales, correspondientes a las canicas que han logrado atravesar la placa anterior a través de las ranuras.

Ahora, introduzcamos todos los elementos del experimento en una piscina llena de agua. Desde el mismo punto desde el que hemos lanzado las canicas comenzaremos a generar olas. Una vez que las olas atraviesen las dos ranuras y lleguen a la última placa, ¿dónde impactarán con más intensidad? ¿Qué ‘dibujo’ provocará ese impacto?

La respuesta es: una serie de franjas verticales de diferente intensidad que los físicos llaman “patrón de interferencia”. Este dibujo se produce porque el oleaje inicial, como cualquier onda, se difracta al atravesar las ranuras, dando lugar a dos oleajes que interfieren entre sí. En algunos puntos las olas se potencian y en otros se anulan, lo que provoca un impacto con desigual intensidad sobre la última placa.

ONDAS

Pues bien, descendamos ahora al mundo cuántico y, en lugar de canicas, lancemos electrones uno a uno a través de la doble ranura. ¿Qué se ‘dibujará’ en la segunda placa? Con la lógica que utilizamos en el mundo macro, lo esperable es que el electrón, que es una partícula, impacte igual que una canica y dibuje dos franjas verticales.

Sin embargo, el resultado que obtenemos es… ¡un “patrón de interferencia”!

EXPLICACIÓN

DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA

La interpretación estándar nos dice que el electrón se lanza y se recoge como una partícula, pero se propaga como una onda. Es decir, que durante su recorrido el electrón está distribuido o superpuesto en toda el área que ocupa su onda, por lo que atraviesa las dos rendijas a la vez e interfiere consigo mismo hasta impactar contra la segunda placa. En ese momento, como consecuencia del impacto, el electrón vuelve adoptar la naturaleza de partícula –en términos más precisos diríamos que colapsa su función de onda– situándose en uno de los múltiples puntos atravesados por la onda. Al comenzar el experimento los electrones se distribuirán por la segunda placa de una forma aparentemente aleatoria, pero al incrementar el número de impactos veremos cómo va formándose el “patrón de interferencia”. Es decir, que la posibilidad de impactar en uno u otro punto está determinada por la onda.