A todo el mundo le gusta gastar una buena broma de vez en cuando. Más o menos pesada, más o menos preparada, el caso es dejar a alguien boquiabierto y avergonzado. El problema es cuando la broma la gastan partículas de tamaño infinitesimal y el objetivo de dicha broma es todo científico que pretenda experimentar con ellas.
En la década de 1920, en la universidad de Aberdeen se realizó un experimento conocido como “el experimento de la doble rendija de Young” con el objetivo de zanjar de una vez el gran cisma del electromagnetismo: ¿Era la luz una onda como habían dicho Maxwell Huygens e incluso Newton? ¿O acaso era una partícula como había demostrado Einstein al explicar el efecto fotoeléctrico? (Una partícula es un cuerpo material, con masa y forma definidas mientras que una onda es simplemente energía siendo transportada por el espacio, sin masa alguna).
Los resultados del experimento, sin embargo, dejaron sorprendida a toda la comunidad científica del mundo debido a que parecían una broma pesada.
El experimento de la doble rendija consiste en una fuente de partículas o de radiación apuntada hacia un detector; en medio de los dos hay situada una pared con dos rendijas verticales. Si desde esa fuente se lanzan partículas sólidas, el resultado debería ser similar al producido si lanzásemos pelotas de tenis: en la pared del detector veríamos dos líneas verticales señal de las pelotas que han conseguido atravesar las dos rendijas. Si enviamos una onda, se debería producir un patrón de interferencia de líneas verticales, siendo la más intensa la del centro y reduciéndose gradualmente la intensidad hacia los extremos. Por ello, al lanzar un rayo de luz, deberíamos poder saber “de qué está hecho” fijándonos en el patrón que forme en la pared del fondo.
Experimento de la doble rendija con partículas (naranja, y con ondas (azul).
Cuando se realizó por primera vez este experimento, el resultado fue inmediato: la luz se comportaba como una onda… pero a un investigador de la ya mencionada universidad de Aberdeen se le ocurrió realizar el experimento con electrones y el mundo se vino abajo.
Porque ¡Sí señores! También los electrones formaban patrones de interferencia cuando desde siempre se había considerado que eran partículas. Obviamente se pensó que debía haber un error en el experimento así que se modificó colocando un detector de partículas en una de las rendijas para contar cuántos electrones la atravesaban. Resultó que la atravesaban más o menos la mitad de los electrones que se habían lanzado, cosa completamente lógica ya que la otra mitad atravesaba la segunda rendija. Lo que pasa es que ahora ¡El patrón de interferencia había desaparecido y se habían formado dos líneas verticales como en el caso de las partículas!
Se repitió el experimento un incontable número de veces variando pequeños detalles para encontrar donde estaba el fallo: si los electrones se enviaban de uno en uno, el resultado decía que eran partículas; si se enviaban en grandes cantidades, se formaba el patrón de interferencia; si se contaban los que salían, dos líneas; si no se contaban, interferencia… Huelga decir que los científicos que realizaban el experimento estaban desesperados: ¿Cómo podía ser que la madre Naturaleza nos estuviera tomando el pelo?
Nuestro salvador fue un científico proveniente de cuna noble: el príncipe Louis de Broglie, de Francia. Este docto noble formuló la teoría de que toda materia es a la vez una onda y viceversa en lo que se conoce como “Dualidad onda-corpúsculo”. Al encontrar una relación matemática entre la masa (propiedad de la materia) de una partícula y la frecuencia de la onda asociada recibió su bien merecido premio Nobel de física del año 1929.
Para los ya más interesados, la ecuación de de Broglie es muy simple:
Donde λ es la longitud de la onda; h es la constante de Planck (h=6.62*10-34); m es la masa de la partícula y v es su velocidad.
Gonzalo Díaz del Río.
Ay dios… de este tema no se ni pum… así que sólo me resta darte un besito sin ningún electrón no sea cosa que te haga pupa….ah! y me encanta hacer bromas para reir pero sin provocar grandes molestias…
¿Y la ecuación de de Broglie?
Si no se puede ver la forma de un electrón, como saben q tiene forma.?
disculpen,me gusta mucho el tema, pero no se nada. Gracias
Es que no se sabe, lo de que sea una bola cargada eléctricamente hacía sencillo entenderlo, pero daba problemas como su spin, si fuera una bola tendría que girar 720ª para dar una vuelta.
Hola Jesús,
algo había oído del experimento de la doble rendija aunque no tenía muy claro en qué consistía. La Ciencia siempre tan apasionante, un placer leer estos artículos. Por cierto, no consigo ver la ecuación de Broglie…
Saludos
Si sólo fuese con electrones o bosones, pues vale, pero es que el experimento es válido con átomos enteros y moléculas.
Un vídeo para confundir aun más: https://www.youtube.com/watch?v=x53UGGB7XMI&gl=ES&hl=es