Alberto Lacasa

Reflexiones sobre televisión y cine

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Engañar a un electrón

El otro día, hablando con Amaia de yunu, me pidió que le explicara el experimento ese que en el que un electrón acaba pasando por dos sitios a la vez. Intenté explicarlo, pero no sé hasta qué punto lo conseguí.

Se conoce como el experimento de Young, el nombre de un tipo de hace más de 200 años. Poco antes, Isaac Newton, probablemente el físico más importante de toda la historia, había impuesto cátedra en casi todo. Supongo que por eso a todas las organizaciones pseudo secretas les encanta decir que era su gran jefe en aquella época.

Entre muchas otras cosas, Newton decía que la luz eran un montón de particulitas y como buenas partículas viajaban en línea recta (en algún momento entrará aquí un físico y me va a poner de vuelta y media. En fin…). Pero la cosa es que, en aquella época, algunos defendían que la luz eran ondas. Y ya sabéis lo que pasa cuando tiráis una piedra a un lago, que las ondas viajan en todas las direcciones y, además, interfieren entre ellas, es decir, que cuando se cruzan, o se suman (y la ola se hace más grande) o se anulan (y la ola desaparece).

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Y ahí llega Young, más chulo que un ocho, proponiendo un experimento que daría la respuesta definitiva; ¿es la luz una partícula o una onda? Sé que es largo, pero lo bueno, como en una buena peli, llega al final. Así que aguantad un poco.

Se le ocurrió la siguiente solución. Proyectamos luz sobre una pared con dos rendijas que dan a una habitación oscura. ¿Qué pasará si son partículas? Pues que en la pared de enfrente obtentendremos dos franjas de luz, porque hemos dicho que las partículas se desplazan en línea recta.

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Pero, en cambio, si son ondas… ¡Ah, amigo! Si son ondas, estas se desplazan en todas las direcciones y, además, interfieren. Así que lo que veremos en la pared de enfrente serán franjas de luz y franjas de oscuridad.

dos-rendija-onda

Así que montó el circo con sus amigos en la Royal Society que, por cierto, montó él con otros, y observaron lo que pasaba. ¿Y qué fue? Pues que el bueno de Young tenía razón.

Desde entonces hasta principios del s. XX la cosa quedó clara. La luz es una onda y se comporta como tal. Pero el problema es que la realidad es muy tozuda. Y muchos experimentos entraban en contradicción con esa forma de entender la luz. En especial en química, donde en muchos casos, la luz parecía empeñarse en comportarse como una partícula.

Así que Gilbert N. Lewis le puso nombre a la criatura (fotón), y Planck lanzó una hipótesis según la cual la luz sólo interacciona con la materia en cantidades discretas. Eso no quiere decir que la luz sea vergonzosa, sino que lo hace en intensidades concretas. Es como si la luz llegara en paquetitos (los físicos lo llaman cuantos). Tú puedes tener un paquetito o dos, pero nunca 1 y medio. Y claro, eso parece más propio de las partículas que de las ondas.

Total, que Claus Jönsson decidió que había que repetir el experimento de Young. Eso ya fue en 1961, por si alguno piensa que hablo de algo antiquísimo, y se hizo con electrones. Y, en este caso, se añadió algo al experimento. Se hizo pasar a los electrones por una sola rendija. Si Young estaba en lo cierto, lo que se hubiera obtenido es un punto de mucha luz en el centro de la pantalla y luego, poco a poco, a izquierda y derecha la luz hubiera ido reduciendose. Claro, era una onda…

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Pero lo que se obtuvo fue una sola franja de luz, ¡lo que indicaba que eran partículas!

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En este punto los físicos ya aceptaban que las partículas tenían una doble naturaleza; por un lado de las de onda y por otra la de particula, sin entender muy bien el por qué. Y en un alarde de querer comprender esta locura se dijeron; lo que aquí está pasando cuando ponemos 2 rendijas es que, como lanzamos tantos electrones, unos pasan por una rendija y otros por otra y, pasada la rendija, entonces actúan como onda, interfieren y pasa lo que pasa. Dicho con otras palabras; pensaron que antes de la rendija se comportaban como partículas y después de la rendija se comportaban como ondas.

Solución; ¿Por qué no lanzamos los electrones de uno en uno? Entonces no tendrán con quien interferir y, necesariamente, veremos cómo los electrones generan sólo dos franjas o, lo que es lo mismo, se comportarán como particulas. O sea, esto;

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Y llegamos a lo bueno… A los físicos se les quedó cara de boniato cuando vieron que, en realidad, los electrones lanzados uno a uno, volvían a interferir. Es decir, que seguían obteniendo lo de esta imagen;

dos-rendija-onda

Pero, ¿con quién interferir si cada electrón viajaba solo? Sólo podían interferir… ¡consigo mismos! Y ello llevaba a una conclusión necesaria. ¡El electrón debía pasar por las dos rendijas a la vez!

¡Eso no podía ser! Pero los físicos, que como buenos humanos pensaban que eran los más listos del parque, se dijeron; vamos a tomarle el pelo a los electrones estos. Muy bien, vamos a observar justo antes de la rendija si, antes de entrar, se están comportando como particulas o como ondas. Y el experimento se repitió.

Y sucedió algo mágico, casi maravilloso pero, a la vez, aterrador. El electrón sólo pasaba por una de las dos rendijas. Pero cabía esperar que, cuando alguien mirara a la famosa pared donde chocan los electrones, el resultado fuera el mismo que en la vez anterior. Pero no. Esta vez aparecían las 2 franjas que esperaron cuando lanzaban los electrones uno a uno. Pasada las rendijas, se estaban comportando como partículas.

dos-rendija-particula

Y ese es uno de los resultados más increíbles de la física, al menos para mí. Es como si el electrón supiera que alguien le observa, lo cual parece absurdo. O no… En realidad, lo que quiere decir es que el observador afecta al resultado del experimento. Es de las cosas más bellas que he tenido la oportunidad de conocer porque me abruma.

Estoy seguro que, si habéis llegado hasta aquí, estaréis de acuerdo conmigo en lo mágico que resulta todo. Alguno puede pensar que esto es un rollo de los físicos para pasar el rato pero que la realidad no es así. Mirad este vídeo. La primera parte es un ejemplo de esto.

Y para acabar, os dejo un vídeo que explica todo esto de forma genial para niños sin tanto rollo histórico. Es de donde he sacado las imágenes. Vale mucho la pena y deja las ideas muy claras.

Mis queridos amigos, bienvenidos al misterioso mundo de la mecánica cuántica.

4 Comments Engañar a un electrón

  1. Toño

    No está bien explicado, ¿podrías aclararlo máás?
    Tampoco nos dices cómo comprobaban antes de entra si eran ondas o partículas.

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  2. Marcelo

    ES INCREIBLE CON EL OBSERVADOR CONDICIONA EL EXPERIMENTO!!
    ME IMAGINO EL QUE DESCUBRIO ESTO NO DEBE TENER MAS GANAS DE HACER FISICA; COMO EL QUE DEMOSTRO QUE 2=1.
    ES REALMENTE INCREIBLE LO QUE PASA CON ESTOS ELECTRONES ES INEXPLICABLE PARA EL QUE LO (ENTIENDE), YO SE LO EXPLIQUE A MI FAMILIA Y NO SE LES MUEVE UN PELO.
    MUY BUENA LA EXPLICACION.

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  3. galax

    pues yo he encontrado el mismo video pero en español tmb habla de la 3 y 4 dimension .. :

    http://www.youtube.com/watch?v=LLvAK_vfUuw&feature=related

    ahi les dejo el link para k lo observen, es algo como re lacionado con el gato mk este k al momento de ver puede estar muerto o vivo segun la mecanica cuantica …..

    tambien les recomiendo leer la teoria de las cuerdas y un video en ares que se llama y tu que sabes es re geniall… c los recomiendo

    http://www.youtube.com/watch?v=2avByT6JgYs

    ese es el trailer en ares esta en español…..

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