stringtranslate.com

Experimento de doble rendija

En la física moderna , el experimento de la doble rendija demuestra que la luz y la materia pueden exhibir un comportamiento característico de ondas o partículas. Esta ambigüedad se considera evidencia de la naturaleza fundamentalmente probabilística de la mecánica cuántica . Este tipo de experimento fue realizado por primera vez por Thomas Young en 1801, como una demostración del comportamiento ondulatorio de la luz visible. [1] En 1927, Davisson y Germer e, independientemente, George Paget Thomson y su estudiante de investigación Alexander Reid [2] demostraron que los electrones muestran el mismo comportamiento, que luego se extendió a los átomos y las moléculas. [3] [4] [5] El experimento de Thomas Young con la luz fue parte de la física clásica mucho antes del desarrollo de la mecánica cuántica y el concepto de dualidad onda-partícula . Creía que demostraba que la teoría ondulatoria de la luz de Christiaan Huygens era correcta, y su experimento a veces se conoce como el experimento de Young [6] o las rendijas de Young. [7]

El experimento pertenece a una clase general de experimentos de "doble trayectoria", en los que una onda se divide en dos ondas separadas (la onda generalmente está formada por muchos fotones y es mejor denominarla frente de onda, para no confundirla con las propiedades de onda del fotón individual) que luego se combinan en una sola onda. Los cambios en las longitudes de trayectoria de ambas ondas dan como resultado un cambio de fase , creando un patrón de interferencia . Otra versión es el interferómetro de Mach-Zehnder , que divide el haz con un divisor de haz .

En la versión básica de este experimento, una fuente de luz coherente , como un rayo láser , ilumina una placa perforada por dos rendijas paralelas, y la luz que pasa a través de las rendijas se observa en una pantalla detrás de la placa. [8] [9] La naturaleza ondulatoria de la luz hace que las ondas de luz que pasan a través de las dos rendijas interfieran , produciendo bandas brillantes y oscuras en la pantalla, un resultado que no se esperaría si la luz consistiera en partículas clásicas. [8] [10] Sin embargo, siempre se encuentra que la luz se absorbe en la pantalla en puntos discretos, como partículas individuales (no ondas); el patrón de interferencia aparece a través de la densidad variable de estas partículas que golpean la pantalla. [11] Además, las versiones del experimento que incluyen detectores en las rendijas encuentran que cada fotón detectado pasa a través de una rendija (como lo haría una partícula clásica), y no a través de ambas rendijas (como lo haría una onda). [12] [13] [14] [15] [16] Sin embargo, estos experimentos demuestran que las partículas no forman el patrón de interferencia si se detecta por qué rendija pasan. Estos resultados demuestran el principio de dualidad onda-partícula . [17] [18]

Se ha descubierto que otras entidades a escala atómica, como los electrones , exhiben el mismo comportamiento cuando se disparan hacia una rendija doble. [9] Además, se observa que la detección de impactos discretos individuales es inherentemente probabilística, lo que es inexplicable utilizando la mecánica clásica . [9]

El experimento puede realizarse con entidades mucho más grandes que los electrones y los fotones, aunque se vuelve más difícil a medida que aumenta el tamaño. Las entidades más grandes para las que se ha realizado el experimento de doble rendija fueron moléculas que comprendían cada una 2000 átomos (cuya masa total era de 25 000 unidades de masa atómica ). [19]

El experimento de la doble rendija (y sus variantes) se ha convertido en un clásico por su claridad a la hora de expresar los enigmas centrales de la mecánica cuántica. Richard Feynman lo llamó "un fenómeno que es imposible [...] de explicar de cualquier manera clásica , y que contiene en sí el corazón de la mecánica cuántica. En realidad, contiene el único misterio [de la mecánica cuántica]". [9]

Descripción general

El mismo conjunto de doble rendija (0,7 mm entre rendijas); en la imagen superior, una rendija está cerrada. En la imagen de una sola rendija, se forma un patrón de difracción (los puntos tenues a cada lado de la banda principal) debido al ancho distinto de cero de la rendija. Este patrón de difracción también se ve en la imagen de doble rendija, pero con muchas franjas de interferencia más pequeñas.

Si la luz estuviera formada estrictamente por partículas ordinarias o clásicas , y se las lanzara en línea recta a través de una rendija y se las dejara chocar contra una pantalla situada al otro lado, esperaríamos ver un patrón correspondiente al tamaño y la forma de la rendija. Sin embargo, cuando se lleva a cabo realmente este "experimento de una sola rendija", el patrón que aparece en la pantalla es un patrón de difracción en el que la luz se dispersa. Cuanto más pequeña sea la rendija, mayor será el ángulo de dispersión. La parte superior de la imagen muestra la parte central del patrón que se forma cuando un láser rojo ilumina una rendija y, si se observa con atención, dos bandas laterales débiles. Se pueden ver más bandas con un aparato más refinado. La difracción explica el patrón como resultado de la interferencia de las ondas de luz procedentes de la rendija.

Si se iluminan dos rendijas paralelas, la luz procedente de las dos rendijas vuelve a interferir. En este caso, la interferencia es un patrón más pronunciado con una serie de bandas alternas de luz y oscuridad. El ancho de las bandas es una propiedad de la frecuencia de la luz que ilumina. [20] (Véase la fotografía inferior a la derecha.)

Dibujo de difracción de Young

Cuando Thomas Young (1773-1829) demostró por primera vez este fenómeno, indicó que la luz se compone de ondas, ya que la distribución del brillo puede explicarse por la interferencia alternativamente aditiva y sustractiva de los frentes de onda . [9] El experimento de Young, realizado a principios del siglo XIX, jugó un papel crucial en la comprensión de la teoría ondulatoria de la luz, derrotando a la teoría corpuscular de la luz propuesta por Isaac Newton , que había sido el modelo aceptado de propagación de la luz en los siglos XVII y XVIII.

Sin embargo, el descubrimiento posterior del efecto fotoeléctrico demostró que, en diferentes circunstancias, la luz puede comportarse como si estuviera compuesta de partículas discretas. Estos descubrimientos aparentemente contradictorios hicieron necesario ir más allá de la física clásica y tener en cuenta la naturaleza cuántica de la luz.

A Feynman le gustaba decir que toda la mecánica cuántica se puede extraer de una reflexión cuidadosa sobre las implicaciones de este único experimento. [21] También propuso (como experimento mental) que si se colocaban detectores delante de cada rendija, el patrón de interferencia desaparecería. [22]

La relación de dualidad Englert-Greenberger proporciona un tratamiento detallado de las matemáticas de la interferencia de doble rendija en el contexto de la mecánica cuántica.

En 1909, GI Taylor realizó por primera vez un experimento de doble rendija de baja intensidad [23] , reduciendo el nivel de luz incidente hasta que los eventos de emisión/absorción de fotones en su mayoría no se superpusieran.No se realizó ningún experimento de interferencia de rendija con nada que no fuera luz hasta 1961, cuando Claus Jönsson de la Universidad de Tübingen lo realizó con haces de electrones coherentes y múltiples rendijas. [24] [25] En 1974, los físicos italianos Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli y Giulio Pozzi realizaron un experimento relacionado utilizando electrones individuales de una fuente coherente y un divisor de haz de biprisma, mostrando la naturaleza estadística de la acumulación del patrón de interferencia, como predijo la teoría cuántica. [26] [27] En 2002, la versión de un solo electrón del experimento fue votada como "el experimento más hermoso" por los lectores de Physics World . [28] Desde entonces se han publicado varios experimentos relacionados, con un poco de controversia. [29]

En 2012, Stefano Frabboni y sus colaboradores enviaron electrones individuales a rendijas nanofabricadas (de unos 100 nm de ancho) y, al detectar los electrones transmitidos con un detector de un solo electrón, pudieron mostrar la acumulación de un patrón de interferencia de doble rendija. [30] Se han realizado muchos experimentos relacionados que involucran la interferencia coherente; son la base de la difracción de electrones moderna, la microscopía y la obtención de imágenes de alta resolución. [31] [32]

En 2018, se demostró la interferencia de partículas individuales para la antimateria en el Laboratorio de Positrones (L-NESS, Politecnico di Milano ) de Rafael Ferragut en Como ( Italia ), por un grupo dirigido por Marco Giammarchi. [33]

Variaciones del experimento

Interferencia de partículas individuales

Una versión importante de este experimento implica la detección de partículas individuales. Al iluminar la doble rendija con una intensidad baja, las partículas individuales se detectan como puntos blancos en la pantalla. Sin embargo, curiosamente, surge un patrón de interferencia cuando se permite que estas partículas se acumulen una a una (ver la imagen siguiente).

Esto demuestra la dualidad onda-partícula , que establece que toda la materia exhibe propiedades tanto de onda como de partícula: la partícula se mide como un solo pulso en una sola posición, mientras que el módulo al cuadrado de la onda describe la probabilidad de detectar la partícula en un lugar específico de la pantalla, dando un patrón de interferencia estadística. [35] Se ha demostrado que este fenómeno ocurre con fotones, [36] electrones, [37] átomos e incluso algunas moléculas: con buckminsterfullereno ( C
60) en 2001, [38] [39] [40] [41] con 2 moléculas de 430 átomos ( C
60(DO
12F
25)
10y C
168yo
94F
152Oh
8norte
4S
4) en 2011, [42] y con moléculas de hasta 2000 átomos en 2019. [43] Además de los patrones de interferencia creados a partir de partículas individuales, hasta 4 fotones entrelazados también pueden mostrar patrones de interferencia. [44]

Interferómetro de Mach-Zehnder

Los fotones en un interferómetro de Mach-Zehnder exhiben interferencia similar a una onda y detección similar a una partícula en detectores de fotón único .

El interferómetro de Mach-Zehnder puede considerarse una versión simplificada del experimento de la doble rendija. En lugar de propagarse a través del espacio libre después de las dos rendijas y alcanzar cualquier posición en una pantalla extendida, en el interferómetro los fotones solo pueden propagarse a través de dos caminos y alcanzar dos fotodetectores discretos. Esto permite describirlo mediante álgebra lineal simple en dimensión 2, en lugar de ecuaciones diferenciales.

Un fotón emitido por el láser incide en el primer divisor de haz y se encuentra entonces en una superposición entre los dos caminos posibles. En el segundo divisor de haz estos caminos interfieren, haciendo que el fotón incida en el fotodetector de la derecha con probabilidad 1, y en el fotodetector de abajo con probabilidad 0. Es interesante considerar qué sucedería si el fotón estuviera definitivamente en cualquiera de los caminos entre los divisores de haz. Esto se puede lograr bloqueando uno de los caminos, o equivalentemente detectando la presencia de un fotón allí. En ambos casos ya no habrá interferencia entre los caminos, y ambos fotodetectores serán incididos con probabilidad 1/2. De esto podemos concluir que el fotón no toma un camino u otro después del primer divisor de haz, sino que está en una genuina superposición cuántica de los dos caminos. [45]

Experimentos de “en qué dirección” y el principio de complementariedad

Un conocido experimento mental predice que si se colocan detectores de partículas en las rendijas, mostrando por cuál rendija pasa un fotón, el patrón de interferencia desaparecerá. [9] Este experimento de en qué dirección ilustra el principio de complementariedad de que los fotones pueden comportarse como partículas u ondas, pero no pueden observarse como ambos al mismo tiempo. [46] [47] [48] A pesar de la importancia de este experimento mental en la historia de la mecánica cuántica (por ejemplo, véase la discusión sobre la versión de Einstein de este experimento ), no se propusieron realizaciones técnicamente factibles de este experimento hasta la década de 1970. [49] (Las implementaciones ingenuas del experimento mental del libro de texto no son posibles porque los fotones no pueden detectarse sin absorber el fotón). Actualmente, se han realizado múltiples experimentos que ilustran varios aspectos de la complementariedad. [50]

Un experimento realizado en 1987 [51] [52] produjo resultados que demostraron que se podía obtener información parcial sobre el camino que había tomado una partícula sin destruir por completo la interferencia. Este "compromiso onda-partícula" toma la forma de una desigualdad que relaciona la visibilidad del patrón de interferencia y la distinguibilidad de los caminos en esa dirección. [53]

Elección retrasada y variaciones del borrador cuántico

Experimento de elección retardada de Wheeler
Diagrama del experimento de elección retardada de Wheeler, que muestra el principio de determinación de la trayectoria del fotón después de pasar por la rendija.

Los experimentos de elección retardada de Wheeler demuestran que extraer información sobre "qué camino seguir" después de que una partícula pasa por las rendijas puede parecer que altera retroactivamente su comportamiento previo en las rendijas.

Los experimentos con borradores cuánticos demuestran que el comportamiento de las ondas se puede restaurar borrando o haciendo que la información de "cuál camino" no esté disponible de forma permanente.

En un artículo de Scientific American se presentó una ilustración sencilla y casera del fenómeno del borrador cuántico . [54] Si se colocan polarizadores antes de cada rendija con sus ejes ortogonales entre sí, se eliminará el patrón de interferencia. Se puede considerar que los polarizadores introducen información sobre la trayectoria a seguir en cada haz. La introducción de un tercer polarizador frente al detector con un eje de 45° en relación con los otros polarizadores "borra" esta información, lo que permite que reaparezca el patrón de interferencia. Esto también se puede explicar considerando que la luz es una onda clásica, [54] : 91  y también cuando se utilizan polarizadores circulares y fotones individuales. [55] : 6  Las implementaciones de los polarizadores que utilizan pares de fotones entrelazados no tienen una explicación clásica. [55]

Medición débil

En un experimento muy publicitado en 2012, los investigadores afirmaron haber identificado el camino que había tomado cada partícula sin ningún efecto adverso en el patrón de interferencia generado por las partículas. [56] Para ello, utilizaron una configuración tal que las partículas que llegaban a la pantalla no provenían de una fuente puntual, sino de una fuente con dos máximos de intensidad. Sin embargo, comentaristas como Svensson [57] han señalado que, de hecho, no hay ningún conflicto entre las mediciones débiles realizadas en esta variante del experimento de doble rendija y el principio de incertidumbre de Heisenberg . La medición débil seguida de la selección posterior no permitió mediciones simultáneas de la posición y el momento de cada partícula individual, sino que permitió la medición de la trayectoria promedio de las partículas que llegaron a diferentes posiciones. En otras palabras, los experimentadores estaban creando un mapa estadístico del paisaje de trayectoria completo. [57]

Otras variaciones

Un conjunto de doble ranura de laboratorio; la distancia entre los postes superiores es de aproximadamente 2,5 cm (una pulgada).
Patrones de distribución de intensidad de campo cercano para rendijas plasmónicas con anchos iguales (A) y anchos desiguales (B).

En 1967, Pfleegor y Mandel demostraron la interferencia de dos fuentes utilizando dos láseres separados como fuentes de luz. [58] [59]

En 1972 se demostró experimentalmente que en un sistema de doble rendija donde solo una rendija estaba abierta en cualquier momento, se observaba interferencia de todos modos siempre que la diferencia de trayectoria fuera tal que el fotón detectado pudiera haber venido de cualquiera de las rendijas. [60] [61] Las condiciones experimentales eran tales que la densidad de fotones en el sistema era mucho menor que 1.

En 1991, Carnal y Mlynek realizaron el clásico experimento de doble rendija de Young con átomos de helio metaestables que pasaban a través de rendijas de escala micrométrica en una lámina de oro. [62] [63]

En 1999, se realizó con éxito un experimento de interferencia cuántica (utilizando una rejilla de difracción, en lugar de dos rendijas) con moléculas de buckyball (cada una de las cuales comprende 60 átomos de carbono). [38] [64] Una buckyball es lo suficientemente grande (diámetro de aproximadamente 0,7  nm , casi medio millón de veces más grande que un protón) para ser vista en un microscopio electrónico .

En 2002, se utilizó una fuente de emisión de campo electrónico para demostrar el experimento de doble rendija. En este experimento, se emitió una onda electrónica coherente desde dos sitios de emisión ubicados muy cerca en el ápice de la aguja, que actuaron como rendijas dobles, dividiendo la onda en dos ondas electrónicas coherentes en el vacío. Luego se pudo observar el patrón de interferencia entre las dos ondas electrónicas. [65] En 2017, los investigadores realizaron el experimento de doble rendija utilizando emisores de electrones de campo inducidos por luz. Con esta técnica, los sitios de emisión se pueden seleccionar ópticamente en una escala de diez nanómetros. Al desactivar selectivamente (cerrar) una de las dos emisiones (rendijas), los investigadores pudieron demostrar que el patrón de interferencia desapareció. [66]

En 2005, ER Eliel presentó un estudio experimental y teórico de la transmisión óptica de una pantalla metálica delgada perforada por dos rendijas de longitud de onda inferior, separadas por muchas longitudes de onda ópticas. Se demostró que la intensidad total del patrón de doble rendija de campo lejano se reduce o mejora en función de la longitud de onda del haz de luz incidente. [67]

En 2012, investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln realizaron el experimento de doble rendija con electrones descrito por Richard Feynman , utilizando nuevos instrumentos que permitieron controlar la transmisión de las dos rendijas y monitorear los eventos de detección de un solo electrón. Los electrones fueron disparados por un cañón de electrones y pasaron a través de una o dos rendijas de 62 nm de ancho × 4 μm de alto. [68]

En 2013, se realizó con éxito un experimento de interferencia cuántica (utilizando rejillas de difracción, en lugar de dos rendijas) con moléculas que comprendían cada una 810 átomos (cuya masa total era de más de 10 000 unidades de masa atómica ). [4] [5] El récord se elevó a 2000 átomos (25 000 uma) en 2019. [19]

Análogos de ondas piloto hidrodinámicas

Se han desarrollado análogos hidrodinámicos que pueden recrear varios aspectos de los sistemas mecánicos cuánticos, incluida la interferencia de una sola partícula a través de una doble rendija. [69] Una gota de aceite de silicona, que rebota a lo largo de la superficie de un líquido, se autopropulsa a través de interacciones resonantes con su propio campo de ondas. La gota chapotea suavemente el líquido con cada rebote. Al mismo tiempo, las ondulaciones de rebotes anteriores afectan su curso. La interacción de la gota con sus propias ondulaciones, que forman lo que se conoce como una onda piloto , hace que muestre comportamientos que antes se creían peculiares de las partículas elementales, incluidos comportamientos que habitualmente se toman como evidencia de que las partículas elementales se propagan a través del espacio como ondas, sin ninguna ubicación específica, hasta que se miden. [70] [71]

Entre los comportamientos imitados a través de este sistema de onda piloto hidrodinámico se incluyen la difracción cuántica de partículas individuales, [72] efecto túnel, órbitas cuantificadas, división de niveles orbitales, espín y estadísticas multimodales. También es posible inferir relaciones de incertidumbre y principios de exclusión. Hay videos disponibles que ilustran varias características de este sistema. (Véase los enlaces externos).

Sin embargo, los sistemas más complicados que involucran dos o más partículas en superposición no son susceptibles de una explicación tan simple e intuitivamente clásica. [73] En consecuencia, no se ha desarrollado ningún análogo hidrodinámico del entrelazamiento. [69] Sin embargo, son posibles análogos ópticos. [74]

Experimento de doble rendija sobre el tiempo

En 2023, se informó de un experimento que recreaba un patrón de interferencia en el tiempo al hacer brillar un pulso láser de bombeo en una pantalla recubierta de óxido de indio y estaño (ITO) que alteraría las propiedades de los electrones dentro del material debido al efecto Kerr , cambiándolo de transparente a reflectante durante unos 200 femtosegundos de duración, donde un rayo láser de sonda posterior que golpeara la pantalla de ITO vería este cambio temporal en las propiedades ópticas como una rendija en el tiempo y dos de ellas como una rendija doble con una diferencia de fase que se suma destructivamente o constructivamente en cada componente de frecuencia, lo que resulta en un patrón de interferencia. [75] [76] [77] Se han obtenido resultados similares de forma clásica en ondas de agua. [75] [77]

Formulación clásica de óptica ondulatoria

Patrón de difracción de dos rendijas con una onda plana incidente
Fotografía de la interferencia de doble rendija de la luz solar.
Dos rendijas están iluminadas por una onda plana, mostrando la diferencia de trayectoria.

Gran parte del comportamiento de la luz se puede modelar utilizando la teoría ondulatoria clásica. El principio de Huygens-Fresnel es uno de esos modelos; establece que cada punto de un frente de onda genera una ondícula secundaria y que la perturbación en cualquier punto posterior se puede encontrar sumando las contribuciones de las ondículas individuales en ese punto. Esta suma debe tener en cuenta la fase , así como la amplitud de las ondículas individuales. Solo se puede medir la intensidad de un campo de luz, que es proporcional al cuadrado de la amplitud.

En el experimento de la doble rendija, las dos rendijas se iluminan con la luz cuasi monocromática de un único láser. Si el ancho de las rendijas es lo suficientemente pequeño (mucho menor que la longitud de onda de la luz láser), las rendijas difractan la luz en ondas cilíndricas. Estos dos frentes de onda cilíndricos se superponen y la amplitud, y por lo tanto la intensidad, en cualquier punto de los frentes de onda combinados depende tanto de la magnitud como de la fase de los dos frentes de onda. La diferencia de fase entre las dos ondas está determinada por la diferencia en la distancia recorrida por las dos ondas.

Si la distancia de observación es grande en comparación con la separación de las rendijas (el campo lejano ), la diferencia de fase se puede encontrar utilizando la geometría que se muestra en la figura de abajo a la derecha. La diferencia de trayectoria entre dos ondas que viajan en un ángulo θ se da por:

Donde d es la distancia entre las dos rendijas. Cuando las dos ondas están en fase, es decir, la diferencia de trayectoria es igual a un número entero de longitudes de onda, la amplitud sumada y, por lo tanto, la intensidad sumada es máxima, y ​​cuando están en antifase, es decir, la diferencia de trayectoria es igual a media longitud de onda, una longitud de onda y media, etc., entonces las dos ondas se cancelan y la intensidad sumada es cero. Este efecto se conoce como interferencia . Los máximos de la franja de interferencia se producen en ángulos

donde λ es la longitud de onda de la luz. El espaciamiento angular de las franjas, θ f , viene dado por

El espaciamiento de las franjas a una distancia z de las rendijas viene dado por

Por ejemplo, si dos rendijas están separadas por 0,5 mm ( d ), y se iluminan con un láser con una longitud de onda de 0,6 μm ( λ ), entonces a una distancia de 1 m ( z ), el espaciado de las franjas será de 1,2 mm.

Si el ancho de las rendijas b es apreciable en comparación con la longitud de onda, se necesita la ecuación de difracción de Fraunhofer para determinar la intensidad de la luz difractada de la siguiente manera: [78]

donde la función sinc se define como sinc( x ) = sin( x )/ x para x ≠ 0, y sinc(0) = 1.

Esto se ilustra en la figura anterior, donde el primer patrón es el patrón de difracción de una sola rendija, dado por la función sinc en esta ecuación, y la segunda figura muestra la intensidad combinada de la luz difractada de las dos rendijas, donde la función cos representa la estructura fina y la estructura más gruesa representa la difracción de las rendijas individuales como lo describe la función sinc .

Se pueden realizar cálculos similares para el campo cercano aplicando la ecuación de difracción de Fresnel , que implica que a medida que el plano de observación se acerca al plano en el que se encuentran las rendijas, los patrones de difracción asociados con cada rendija disminuyen de tamaño, de modo que el área en la que se produce la interferencia se reduce y puede desaparecer por completo cuando no hay superposición en los dos patrones difractados. [79]

Formulación de la integral de trayectoria

Uno de un número infinito de caminos igualmente probables utilizados en la integral de caminos de Feynman (ver también: proceso de Wiener )

El experimento de la doble rendija puede ilustrar la formulación integral de trayectorias de la mecánica cuántica proporcionada por Feynman. [80] La formulación integral de trayectorias reemplaza la noción clásica de una trayectoria única para un sistema, con una suma de todas las trayectorias posibles. Las trayectorias se suman mediante el uso de la integración funcional .

Cada camino se considera igualmente probable y, por lo tanto, contribuye en la misma cantidad. Sin embargo, la fase de esta contribución en cualquier punto dado a lo largo del camino está determinada por la acción a lo largo del camino:

Luego se suman todas estas contribuciones y se eleva al cuadrado la magnitud del resultado final para obtener la distribución de probabilidad de la posición de una partícula:

Como siempre ocurre al calcular la probabilidad , los resultados deben normalizarse imponiendo:

La distribución de probabilidad del resultado es el cuadrado normalizado de la norma de la superposición , sobre todos los caminos desde el punto de origen hasta el punto final, de ondas que se propagan proporcionalmente a la acción a lo largo de cada camino. Las diferencias en la acción acumulada a lo largo de los diferentes caminos (y por lo tanto las fases relativas de las contribuciones) producen el patrón de interferencia observado por el experimento de doble rendija. Feynman enfatizó que su formulación es meramente una descripción matemática, no un intento de describir un proceso real que podamos medir.

Interpretaciones del experimento

Al igual que el experimento mental del gato de Schrödinger , el experimento de la doble rendija se utiliza a menudo para resaltar las diferencias y similitudes entre las diversas interpretaciones de la mecánica cuántica .

Física cuántica estándar

La interpretación estándar del experimento de la doble rendija es que el patrón es un fenómeno ondulatorio que representa la interferencia entre dos amplitudes de probabilidad, una para cada rendija. Los experimentos de baja intensidad demuestran que el patrón se llena con la detección de una partícula a la vez. Cualquier cambio en el aparato diseñado para detectar una partícula en una rendija particular altera las amplitudes de probabilidad y la interferencia desaparece. [50] : S298  Esta interpretación es independiente de cualquier observador consciente. [81] :  S281 

Complementariedad

Niels Bohr interpretó los experimentos cuánticos como el experimento de la doble rendija utilizando el concepto de complementariedad. [82] En la visión de Bohr, los sistemas cuánticos no son clásicos, pero las mediciones solo pueden dar resultados clásicos. Ciertos pares de propiedades clásicas nunca se observarán simultáneamente en un sistema cuántico: el patrón de interferencia de ondas en el experimento de la doble rendija desaparecerá si se detectan partículas en las rendijas. Las versiones modernas cuantitativas del concepto permiten un equilibrio continuo entre la visibilidad de las franjas de interferencia y la probabilidad de detección de partículas en una rendija. [83] [84]

Interpretación de Copenhague

La interpretación de Copenhague es una colección de puntos de vista sobre el significado de la mecánica cuántica , que se derivan del trabajo de Niels Bohr , Werner Heisenberg , Max Born y otros. El término "interpretación de Copenhague" fue aparentemente acuñado por Heisenberg durante la década de 1950 para referirse a las ideas desarrolladas en el período 1925-1927, pasando por alto sus desacuerdos con Bohr. [82] [85] [86] [87] En consecuencia, no hay una declaración histórica definitiva de lo que implica la interpretación. Las características comunes en todas las versiones de la interpretación de Copenhague incluyen la idea de que la mecánica cuántica es intrínsecamente indeterminista , con probabilidades calculadas utilizando la regla de Born y alguna forma de principio de complementariedad . [88] : 41–54  Además, el acto de "observar" o "medir" un objeto es irreversible, y no se puede atribuir ninguna verdad a un objeto, excepto de acuerdo con los resultados de su medición . En la interpretación de Copenhague, la complementariedad significa que un experimento particular puede demostrar el comportamiento de una partícula (pasando a través de una rendija definida) o el comportamiento de una onda (interferencia), pero no ambos al mismo tiempo. [88] :  49  [89] [90] En una visión de tipo Copenhague, la cuestión de por qué rendija viaja una partícula no tiene sentido cuando no hay un detector. [91] [92]

Interpretación relacional

Según la interpretación relacional de la mecánica cuántica , propuesta por primera vez por Carlo Rovelli , [93] las observaciones como las del experimento de la doble rendija resultan específicamente de la interacción entre el observador (dispositivo de medición) y el objeto observado (con el que se interactúa físicamente), no de ninguna propiedad absoluta que posea el objeto. En el caso de un electrón, si inicialmente se lo "observa" en una rendija particular, entonces la interacción observador-partícula (fotón-electrón) incluye información sobre la posición del electrón. Esto restringe parcialmente la ubicación final de la partícula en la pantalla. Si se lo "observa" (se mide con un fotón) no en una rendija particular sino en la pantalla, entonces no hay información sobre "qué camino" como parte de la interacción, por lo que la posición "observada" del electrón en la pantalla está determinada estrictamente por su función de probabilidad. Esto hace que el patrón resultante en la pantalla sea el mismo que si cada electrón individual hubiera pasado por ambas rendijas. [ cita requerida ]

Interpretación de múltiples mundos

Al igual que en el caso de Copenhague, existen múltiples variantes de la interpretación de los múltiples mundos . El tema unificador es que la realidad física se identifica con una función de onda, y esta función de onda siempre evoluciona unitariamente, es decir, siguiendo la ecuación de Schrödinger sin colapsos. [94] [95] En consecuencia, existen muchos universos paralelos, que solo interactúan entre sí a través de interferencias. David Deutsch sostiene que la forma de entender el experimento de la doble rendija es que en cada universo la partícula viaja a través de una rendija específica, pero su movimiento se ve afectado por la interferencia con partículas en otros universos. Esto crea las franjas observables. [96] David Wallace, otro defensor de la interpretación de los múltiples mundos, escribe que en la configuración familiar del experimento de la doble rendija los dos caminos no están suficientemente separados para que una descripción en términos de universos paralelos tenga sentido. [97]

Teoría de De Broglie-Bohm

La teoría de De Broglie-Bohm , una alternativa a la interpretación estándar de la mecánica cuántica, afirma que las partículas también tienen ubicaciones precisas en todo momento y que sus velocidades están definidas por la función de onda. De modo que, mientras que una única partícula viajará a través de una rendija particular en el experimento de doble rendija, la denominada "onda piloto" que la influye viajará a través de ambas. Las dos trayectorias de De Broglie-Bohm en la rendija fueron calculadas por primera vez por Chris Dewdney mientras trabajaba con Chris Philippidis y Basil Hiley en el Birkbeck College (Londres). [98] La teoría de De Broglie-Bohm produce los mismos resultados estadísticos que la mecánica cuántica estándar, pero elimina muchas de sus dificultades conceptuales al añadir complejidad a través de un potencial cuántico ad hoc para guiar las partículas. [99]

Si bien el modelo es en muchos aspectos similar a la ecuación de Schrödinger , se sabe que falla en los casos relativistas [100] y no tiene en cuenta características como la creación o aniquilación de partículas en la teoría cuántica de campos . Muchos autores, como los premios Nobel Werner Heisenberg [101] , Sir Anthony James Leggett [102] y Sir Roger Penrose [103], lo han criticado por no aportar nada nuevo.

Han aparecido variantes más complejas de este tipo de enfoque, por ejemplo la hipótesis de las tres ondas [104] [105] de Ryszard Horodecki , así como otras combinaciones complicadas de ondas de De Broglie y Compton. [106] [107] [108] Hasta la fecha no hay evidencia de que sean útiles.

Trayectorias bohmianas

Véase también

Referencias

  1. ^ Young, Thomas (1804). "La conferencia de Baker. Experimentos y cálculos relativos a la óptica física". Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 94 : 1–16. doi : 10.1098/rstl.1804.0001 . S2CID  110408369.
  2. ^ Navarro, Jaume (2010). "Difracción de electrones en Thomson: respuestas tempranas a la física cuántica en Gran Bretaña". Revista británica de historia de la ciencia . 43 (2): 245–275. doi :10.1017/S0007087410000026. ISSN  0007-0874. S2CID  171025814.
  3. ^ Thomson, GP; Reid, A. (1927). "Difracción de rayos catódicos por una película delgada". Nature . 119 (3007): 890. Bibcode :1927Natur.119Q.890T. doi : 10.1038/119890a0 . ISSN  0028-0836. S2CID  4122313.
  4. ^ ab "Los físicos baten récord en dualidad onda-partícula"
  5. ^ ab Eibenberger, Sandra; et al. (2013). "Interferencia de ondas de materia con partículas seleccionadas de una biblioteca molecular con masas superiores a 10000 uma". Química física Física química . 15 (35): 14696–14700. arXiv : 1310.8343 . Bibcode :2013PCCP...1514696E. doi :10.1039/C3CP51500A. PMID  23900710. S2CID  3944699.
  6. ^ Si bien no hay duda de que la demostración de Young de la interferencia óptica, utilizando luz solar, agujeros y tarjetas, jugó un papel vital en la aceptación de la teoría ondulatoria de la luz, existen algunas dudas sobre si alguna vez realizó realmente un experimento de interferencia de doble rendija.
    • Robinson, Andrew (2006). El último hombre que lo sabía todo. Nueva York, NY: Pi Press. pp. 123–124. ISBN 978-0-13-134304-7.
  7. ^ Kipnis, Naum S. (1991). Historia del principio de interferencia de la luz. Springer. pág. 65. ISBN 978-0-8176-2316-6.
  8. ^ ab Lederman, Leon M.; Christopher T. Hill (2011). Física cuántica para poetas. EE. UU.: Prometheus Books. págs. 102-111. ISBN 978-1-61614-281-0.
  9. ^ abcdef Feynman, Richard P.; Robert B. Leighton; Matthew Sands (1965). Las conferencias Feynman sobre física, vol. 3. Addison-Wesley. págs. 1.1–1.8. ISBN 978-0-201-02118-9.
  10. ^ Feynman, 1965, pág. 1.5
  11. ^ Darling, David (2007). "Dualidad onda-partícula". The Internet Encyclopedia of Science . The Worlds of David Darling . Consultado el 18 de octubre de 2008 .
  12. ^ Feynman, 1965, pág. 1.7
  13. ^ Leon Lederman; Christopher T. Hill (27 de septiembre de 2011). Física cuántica para poetas. Prometheus Books, Publishers. pág. 109. ISBN 978-1-61614-281-0.
  14. ^ " ...si en un experimento de doble rendija, los detectores que registran los fotones salientes se colocan inmediatamente detrás del diafragma con dos rendijas: un fotón se registra en un detector, no en ambos... " Müller-Kirsten, HJW (2006). Introducción a la mecánica cuántica: ecuación de Schrödinger e integral de trayectoria. EE. UU.: World Scientific. pág. 14. ISBN 978-981-2566911.
  15. ^ Plotnitsky, Arkady (2012). Niels Bohr y la complementariedad: una introducción. EE. UU.: Springer. págs. 75-76. ISBN 978-1-4614-4517-3.
  16. ^ " Parece que la luz pasa por una u otra rendija en forma de fotones si realizamos un experimento para detectar por cuál rendija pasa el fotón, pero pasa por ambas rendijas en forma de onda si realizamos un experimento de interferencia " . Rae, Alastair IM (2004). Física cuántica: ¿ilusión o realidad?. Reino Unido: Cambridge University Press. pp. 9-10. ISBN 978-1-139-45527-5.
  17. ^ Feynman, The Feynman Lectures on Physics , 3 : Mecánica cuántica, pág. 1-1 "Sin embargo, hay un golpe de suerte: los electrones se comportan exactamente como la luz".
  18. ^ Véase: Experimento de Davisson-Germer Davisson, C. J (1928). "La difracción de electrones por un cristal de níquel". Bell System Technical Journal . 7 : 90–105. doi :10.1002/j.1538-7305.1928.tb00342.x.
  19. ^ ab Yaakov Y. Fein; Philipp Geyer; Patrick Zwick; Filip Kiałka; Sebastian Pedalino; Marcel Mayor; Stefan Gerlich; Markus Arndt (septiembre de 2019). "Superposición cuántica de moléculas más allá de los 25 kDa". Nature Physics . 15 (12): 1242–1245. Código Bibliográfico :2019NatPh..15.1242F. doi :10.1038/s41567-019-0663-9. S2CID  203638258.
  20. ^ Charles Sanders Peirce fue el primero en proponer el uso de este efecto como un estándar de referencia independiente de los artefactos para la longitud.
    • CS Peirce (julio de 1879). "Nota sobre el progreso de los experimentos para comparar una longitud de onda con un metro". American Journal of Science , citado por Crease, Robert P. (2011). World in the Balance: The historic quest for an absolute system of measurement (El mundo en la balanza: la búsqueda histórica de un sistema absoluto de medición ). Nueva York: WW Norton. pág. 317. ISBN 978-0-393-07298-3 . pág. 203. 
  21. ^ Greene, Brian (1999). El universo elegante: supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de la teoría definitiva. Nueva York: WW Norton. pp. 97–109. ISBN 978-0-393-04688-5.
  22. ^ Feynman, 1965, capítulo 3
  23. ^ Sir Geoffrey, Ingram Taylor (1909). "Franjas de interferencia con luz débil". Prof. Cam. Phil. Soc . 15 : 114.
  24. ^ Jönsson, Claus (1 de agosto de 1961). "Elektroneninterferenzen an mehreren künstlich hergestellten Feinspalten". Zeitschrift für Physik (en alemán). 161 (4): 454–474. Código bibliográfico : 1961ZPhy..161..454J. doi :10.1007/BF01342460. ISSN  0044-3328. S2CID  121659705.
  25. ^ Jönsson, Claus (1 de enero de 1974). "Difracción de electrones en múltiples rendijas". American Journal of Physics . 42 (1): 4–11. Bibcode :1974AmJPh..42....4J. doi :10.1119/1.1987592. ISSN  0002-9505.
  26. ^ Merli, PG; Missiroli, GF; Pozzi, G (1976). "Sobre el aspecto estadístico de los fenómenos de interferencia de electrones". American Journal of Physics . 44 (3): 306–307. Bibcode :1976AmJPh..44..306M. doi :10.1119/1.10184.
  27. ^ Rosa, R (2012). "El experimento de interferencia electrónica de dos rendijas de Merli–Missiroli–Pozzi". Física en perspectiva . 14 (2): 178–194. Bibcode :2012PhP....14..178R. doi :10.1007/s00016-011-0079-0. PMC 4617474 . PMID  26525832. 
  28. ^ "El experimento más bello". Physics World 2002 Archivado el 24 de mayo de 2021 en Wayback Machine.
  29. ^ Steeds, John; Merli, Pier Giorgio; Pozzi, Giulio; Missiroli, GianFranco; Tonomura, Akira (2003). "El experimento de doble rendija con electrones individuales". Physics World . 16 (5): 20–21. doi :10.1088/2058-7058/16/5/24. ISSN  0953-8585.
  30. ^ Frabboni, Stefano; Gabrielli, Alejandro; Carlo Gazzadi, Gian; Giorgi, Filippo; Matteucci, Giorgio; Pozzi, Giulio; Cesari, Nicola Semprini; Villa, Mauro; Zoccoli, Antonio (mayo de 2012). "El experimento de dos rendijas de Young-Feynman con electrones individuales: acumulación del patrón de interferencia y distribución del tiempo de llegada utilizando un detector de píxeles de lectura rápida". Ultramicroscopía . 116 : 73–76. doi :10.1016/j.ultramic.2012.03.017. ISSN  0304-3991.
  31. ^ Cowley, JM (1995). Física de la difracción . Biblioteca personal de Holanda Septentrional (3.ª ed.). Ámsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-444-82218-5.
  32. ^ Spence, John CH (2017). Microscopía electrónica de alta resolución (cuarta edición, primera edición de bolsillo). Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-879583-4.
  33. ^ Sala, S.; Ariga, A.; Ereditato, A.; Ferragut, R.; Giammarchi, M.; Leona, M.; Pistillo, C.; Scampoli, P. (2019). "Primera demostración de interferometría de ondas de antimateria". Avances científicos . 5 (5): eaav7610. Código Bib : 2019SciA....5.7610S. doi : 10.1126/sciadv.aav7610. PMC 6499593 . PMID  31058223. 
  34. ^ Bach, Roger; Pope, Damian; Liou, Sy-Hwang; Batelaan, Herman (13 de marzo de 2013). "Difracción controlada de electrones por doble rendija". New Journal of Physics . 15 (3). IOP Publishing: 033018. arXiv : 1210.6243 . Bibcode :2013NJPh...15c3018B. doi :10.1088/1367-2630/15/3/033018. ISSN  1367-2630. S2CID  832961.
  35. ^ Greene, Brian (2007). La trama del cosmos: espacio, tiempo y la textura de la realidad. Random House LLC. pág. 90. ISBN 978-0-307-42853-0.
  36. ^ Ananthaswamy, Anil (2018). A través de dos puertas a la vez: el elegante experimento que captura el enigma de nuestra realidad cuántica . Penguin. pág. 63. ISBN 978-1-101-98611-0.
  37. ^ Donati, O; Missiroli, GF; Pozzi, G (1973). "Un experimento sobre interferencia electrónica". American Journal of Physics . 41 (5): 639–644. Código Bibliográfico :1973AmJPh..41..639D. doi :10.1119/1.1987321.
  38. ^ ab New Scientist: Maravillas cuánticas: Corpúsculos y buckybolas, 2010 (Introducción, se necesita suscripción para el texto completo, citado íntegramente en [1] Archivado el 25 de septiembre de 2017 en Wayback Machine )
  39. ^ Dualidad onda-partícula de C60 Archivado el 31 de marzo de 2012 en Wayback Machine.
  40. ^ Nairz, Olaf; Brezger, Björn; Arndt, Markus; Zeilinger, Anton (2001). "Difracción de moléculas complejas por estructuras hechas de luz". Phys. Rev. Lett . 87 (16): 160401. arXiv : quant-ph/0110012 . Código Bibliográfico :2001PhRvL..87p0401N. doi :10.1103/physrevlett.87.160401. PMID  11690188. S2CID  21547361.
  41. ^ Nairz, O; Arndt, M; Zeilinger, A (2003). "Experimentos de interferencia cuántica con moléculas grandes" (PDF) . American Journal of Physics . 71 (4): 319–325. Bibcode :2003AmJPh..71..319N. doi :10.1119/1.1531580. Archivado desde el original (PDF) el 4 de junio de 2015 . Consultado el 4 de junio de 2015 .
  42. ^ Stefan Gerlich; et al. (5 de abril de 2011). "Interferencia cuántica de moléculas orgánicas grandes". Nature Communications . 2 : 263. Bibcode :2011NatCo...2..263G. doi :10.1038/ncomms1263. PMC 3104521 . PMID  21468015. 
  43. ^ Yaakov Fein; et al. (diciembre de 2019). "Superposición cuántica de moléculas más allá de los 25 kDa". Nature Physics . 15 (12): 1242–1245. Código Bibliográfico :2019NatPh..15.1242F. doi :10.1038/s41567-019-0663-9. S2CID  203638258.
  44. ^ Hessmo, B., MW Mitchell y P. Walther. "Los fotones entrelazados muestran interferencia y bilocación". CERN Courier (2004): 11.
  45. ^ Vedral, Vlatko (2006). Introducción a la ciencia de la información cuántica . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-921570-6.OCLC 442351498  .
  46. ^ Harrison, David (2002). "Complementariedad y la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica". UPSCALE . Departamento de Física, Universidad de Toronto . Consultado el 21 de junio de 2008 .
  47. ^ Cassidy, David (2008). «Mecánica cuántica 1925-1927: triunfo de la interpretación de Copenhague». Werner Heisenberg . Instituto Americano de Física. Archivado desde el original el 14 de enero de 2016. Consultado el 21 de junio de 2008 .
  48. ^ Boscá Díaz-Pintado, María C. (29–31 de marzo de 2007). "Actualización de la dualidad onda-partícula". 15th UK and European Meeting on the Foundations of Physics . Leeds, Reino Unido . Consultado el 21 de junio de 2008 .
  49. ^ Bartell, L. (1980). "Complementariedad en el experimento de doble rendija: sobre sistemas simples realizables para observar el comportamiento intermedio partícula-onda". Physical Review D . 21 (6): 1698–1699. Bibcode :1980PhRvD..21.1698B. doi :10.1103/PhysRevD.21.1698.
  50. ^ ab Zeilinger, A. (1999). "Experimento y fundamentos de la física cuántica". Reseñas de Física Moderna . 71 (2): S288–S297. Código Bibliográfico :1999RvMPS..71..288Z. doi :10.1103/RevModPhys.71.S288.
  51. ^ P. Mittelstaedt; A. Prieur; R. Schieder (1987). "Dualidad onda-partícula desdibujada en un experimento de haz dividido de fotones". Fundamentos de la Física . 17 (9): 891–903. Bibcode :1987FoPh...17..891M. doi :10.1007/BF00734319. S2CID  122856271.
  52. ^ DM Greenberger y A. Yasin, "Conocimiento simultáneo de ondas y partículas en un interferómetro de neutrones", Physics Letters A 128 , 391–4 (1988).
  53. ^ Sen, D. (2014). "Las relaciones de incertidumbre en la mecánica cuántica". Current Science . 107 (2): 203–218. ISSN  0011-3891. JSTOR  24103129."Sin embargo, la relación onda-partícula se expresa ahora en términos de una desigualdad, conocida como dualidad de Englert-Greenberger o simplemente relación de dualidad onda-partícula". Véase también la referencia 24 de este trabajo.
  54. ^ ab Hillmer, R.; Kwiat, P. (2007). "Un borrador cuántico para hacer uno mismo". Scientific American . Vol. 296, núm. 5. págs. Código Bibliográfico :2007SciAm.296e..90H. doi :10.1038/scientificamerican0507-90 . Consultado el 11 de enero de 2016 .
  55. ^ ab Chiao, RY; PG Kwiat; Steinberg, AM (1995). "No localidad cuántica en experimentos de dos fotones en Berkeley". Óptica cuántica y semiclásica: Revista de la Sociedad Óptica Europea Parte B . 7 (3): 259–278. arXiv : quant-ph/9501016 . Código Bibliográfico :1995QuSOp...7..259C. doi :10.1088/1355-5111/7/3/006. S2CID  118987962.
  56. ^ Francis, Matthew (21 de mayo de 2012). "Desenredando la dualidad onda-partícula en el experimento de la doble rendija". Ars Technica .
  57. ^ ab Svensson, Bengt EY (2013). "Revisión pedagógica de la teoría de la medición cuántica con énfasis en las mediciones débiles". Quanta . 2 (1): 18–49. arXiv : 1202.5148 . doi :10.12743/quanta.v2i1.12. S2CID  119242577.
  58. ^ Pfleegor, RL; Mandel, L. (julio de 1967). "Interferencia de haces de fotones independientes". Physical Review . 159 (5): 1084–1088. Código Bibliográfico :1967PhRv..159.1084P. doi :10.1103/PhysRev.159.1084.
  59. ^ "Interferencia de haces de fotones independientes: el experimento Pfleegor-Mandel". Archivado desde el original el 3 de enero de 2011 . Consultado el 16 de junio de 2011 .>
  60. ^ Sillitto, RM; Wykes, Catherine (1972). "Un experimento de interferencia con haces de luz modulados en antifase por un obturador electroóptico". Physics Letters A . 39 (4): 333–334. Bibcode :1972PhLA...39..333S. doi :10.1016/0375-9601(72)91015-8.
  61. ^ ""A una partícula de luz"".
  62. ^ Carnal, O.; Mlynek, J. (mayo de 1991). "Experimento de doble rendija de Young con átomos: un interferómetro atómico simple". Physical Review Letters . 66 (21): 2689–2694. Código Bibliográfico :1991PhRvL..66.2689C. doi :10.1103/PhysRevLett.66.2689. PMID  10043591.
  63. ^ Carnal, O.; Mlynek, J. (1991). "Experimento de doble rendija de Young con átomos: un interferómetro atómico simple". Physical Review Letters . 66 (21): 2689–2692. Código Bibliográfico :1991PhRvL..66.2689C. doi :10.1103/PhysRevLett.66.2689. PMID  10043591 . Consultado el 20 de marzo de 2022 .>
  64. ^ Arndt, Markus; Nairz, Olaf; Vos-Andreae, Julián; Keller, Claudia; Van Der Zouw, Gerbrand; Zeilinger, Antón (1999). "Dualidad onda-partícula de moléculas C60". Naturaleza . 401 (6754): 680–682. Código Bib :1999Natur.401..680A. doi :10.1038/44348. PMID  18494170. S2CID  4424892.
  65. ^ Oshima, C.; Mastuda, K.; Kona, T.; Mogami, Y.; Komaki, M.; Murata, Y.; Yamashita, T.; Kuzumaki, T.; Horiike, Y. (4 de enero de 2002). "Interferencia de Young de electrones en patrones de emisión de campo". Physical Review Letters . 88 (3): 038301. Bibcode :2002PhRvL..88c8301O. doi :10.1103/PhysRevLett.88.038301. ISSN  0031-9007. PMID  11801091.
  66. ^ Yanagisawa, Hirofumi; Ciappina, Marcelo; Hafner, Christian; Schötz, Johannes; Osterwalder, Jürg; Kling, Matthias F. (4 de octubre de 2017). "Control óptico del interferómetro de doble rendija tipo Young para la emisión de electrones inducida por láser desde una nanopunta". Scientific Reports . 7 (1): 12661. arXiv : 1710.02216 . Bibcode :2017NatSR...712661Y. doi :10.1038/s41598-017-12832-3. ISSN  2045-2322. PMC 5627254 . PMID  28978914. 
  67. ^ Schouten, HF; Kuzmin, N.; Dubois, G.; Visser, TD; Gbur, G. ; Alkemade, PFA; Blok, H.; Hooft, GW; Lenstra, D.; Eliel, ER (7 de febrero de 2005). "Transmisión de dos rendijas asistida por plasmón: el experimento de Young revisado". Phys. Rev. Lett . 94 (5): 053901. Bibcode :2005PhRvL..94e3901S. doi :10.1103/physrevlett.94.053901. hdl : 1887/71482 . PMID  15783641. S2CID  19197175.
  68. ^ Bach, Roger; et al. (marzo de 2013). "Difracción controlada de electrones por doble rendija". New Journal of Physics . 15 (3): 033018. arXiv : 1210.6243 . Bibcode :2013NJPh...15c3018B. doi :10.1088/1367-2630/15/3/033018. S2CID  832961.
  69. ^ ab Bush, John WM (2015). "Hidrodinámica de ondas piloto" (PDF) . Annual Review of Fluid Mechanics . 47 (1): 269–292. Bibcode :2015AnRFM..47..269B. doi :10.1146/annurev-fluid-010814-014506. hdl : 1721.1/89790 . Archivado (PDF) desde el original el 21 de junio de 2015 . Consultado el 21 de junio de 2015 .
  70. ^ Bush, John WM (2010). "Mecánica cuántica en sentido amplio". PNAS . 107 (41): 17455–17456. Código Bibliográfico :2010PNAS..10717455B. doi : 10.1073/pnas.1012399107 . PMC 2955131 . 
  71. ^ Natalie Wolchover (30 de junio de 2014). "¿Hemos estado interpretando mal la mecánica cuántica todo este tiempo?". Wired .
  72. ^ Couder, Y.; Fort, E. (2012). "Probabilidades y trayectorias en una dualidad onda-partícula clásica". Journal of Physics: Conference Series . 361 (1): 012001. Bibcode :2012JPhCS.361a2001C. doi : 10.1088/1742-6596/361/1/012001 .
  73. ^ Baggott, Jim (2011). The Quantum Story: A History in 40 Moments (La historia cuántica: una historia en 40 momentos ). Nueva York: Oxford University Press. pp. 76. ("La función de onda de un sistema que contiene N partículas depende de 3 N coordenadas de posición y es una función en un espacio de configuración 3 N -dimensional o 'espacio de fase'. Es difícil visualizar una realidad que comprenda funciones imaginarias en un espacio abstracto y multidimensional. Sin embargo, no surge ninguna dificultad si no se da a las funciones imaginarias una interpretación real").
  74. ^ Li, Pengyun; Sun, Yifan; Yang, Zhenwei; Song, Xinbing; Zhang, Xiangdong (2016). "Hipercorrelación clásica y analogía de óptica ondulatoria de la codificación superdensa cuántica". Scientific Reports . 5 : 18574. Bibcode :2015NatSR...518574L. doi :10.1038/srep18574. PMC 4686973 . PMID  26689679. 
  75. ^ ab Bacot, Vincent; Labousse, Matthieu; Eddi, Antonin; Fink, Mathias; Fort, Emmanuel (noviembre de 2016). "Inversión temporal y holografía con transformaciones espacio-temporales". Nature Physics . 12 (10): 972–977. arXiv : 1510.01277 . Código Bibliográfico :2016NatPh..12..972B. doi :10.1038/nphys3810. ISSN  1745-2481. S2CID  53536274.
  76. ^ Rodríguez-Fortuño, Francisco J. (3 de abril de 2023). "Un experimento óptico de doble rendija en el tiempo". Nature Physics . 19 (7): 929–930. Bibcode :2023NatPh..19..929R. doi :10.1038/s41567-023-02026-2. ISSN  1745-2481. S2CID  257945438.
  77. ^ ab Castelvecchi, Davide (3 de abril de 2023). "Ondas de luz que se filtran a través de 'rendijas en el tiempo'". Nature . 616 (7956): 230. Bibcode :2023Natur.616..230C. doi :10.1038/d41586-023-00968-4. PMID  37012471. S2CID  257922697.
  78. ^ Jenkins FA y White HE, Fundamentos de óptica, 1967, McGraw Hill, Nueva York
  79. ^ Longhurst RS, Óptica física y geométrica, 1967, 2.ª edición, Longmans
  80. ^ Zee, Anthony (2010). Teoría cuántica de campos en pocas palabras (2.ª ed.). Princeton University Press. pp. 2–16. ISBN 978-0-691-14034-6.
  81. ^ Mandel, L. (1 de marzo de 1999). "Efectos cuánticos en la interferencia de un fotón y de dos fotones". Reseñas de Física Moderna . 71 (2): S274–S282. doi :10.1103/RevModPhys.71.S274. ISSN  0034-6861.
  82. ^ ab Faye, Jan (2019). "Interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica". En Zalta, Edward N. (ed.). Stanford Encyclopedia of Philosophy . Metaphysics Research Lab, Universidad de Stanford.
  83. ^ Wootters, William K.; Zurek, Wojciech H. (15 de enero de 1979). "Complementariedad en el experimento de la doble rendija: no separabilidad cuántica y una declaración cuantitativa del principio de Bohr". Physical Review D . 19 (2): 473–484. doi :10.1103/PhysRevD.19.473. ISSN  0556-2821.
  84. ^ Bartell, LS (15 de marzo de 1980). "Complementariedad en el experimento de doble rendija: sobre sistemas simples realizables para observar el comportamiento intermedio partícula-onda". Physical Review D . 21 (6): 1698–1699. doi :10.1103/PhysRevD.21.1698. ISSN  0556-2821.
  85. ^ Camilleri, K.; Schlosshauer, M. (2015). "Niels Bohr como filósofo del experimento: ¿desafía la teoría de la decoherencia la doctrina de Bohr de los conceptos clásicos?". Estudios de historia y filosofía de la física moderna . 49 : 73–83. arXiv : 1502.06547 . Bibcode :2015SHPMP..49...73C. doi :10.1016/j.shpsb.2015.01.005. S2CID  27697360.
  86. ^ Scheibe, Erhard (1973). El análisis lógico de la mecánica cuántica . Pergamon Press. ISBN 978-0-08-017158-6. OCLC  799397091. No tiene sentido buscar la interpretación de Copenhague como una estructura lógica unificada y consistente. Términos como "interpretación de Copenhague" o "escuela de Copenhague" se basan en la historia del desarrollo de la mecánica cuántica; forman una forma simplificada y a menudo conveniente de referirse a las ideas de una serie de físicos que desempeñaron un papel importante en el establecimiento de la mecánica cuántica y que fueron colaboradores de Bohr en su Instituto o participaron en las discusiones durante los años cruciales. Al examinarlas más de cerca, uno ve con bastante facilidad que estas ideas son divergentes en detalle y que, en particular, las opiniones de Bohr, el líder espiritual de la escuela, forman una entidad separada que ahora puede entenderse solo mediante un estudio exhaustivo de la mayor cantidad posible de publicaciones relevantes del propio Bohr.
  87. ^ Mermin, N. David (1 de enero de 2017). "Por qué el QBismo no es la interpretación de Copenhague y lo que John Bell podría haber pensado de ello". En Bertlmann, Reinhold; Zeilinger, Anton (eds.). Quantum [Un]Speakables II . The Frontiers Collection. Springer International Publishing. págs. 83–93. arXiv : 1409.2454 . doi :10.1007/978-3-319-38987-5_4. ISBN 978-3-319-38985-1.S2CID118458259  .​
  88. ^ ab Omnès, Roland (1999). "La interpretación de Copenhague". Entendiendo la mecánica cuántica . Princeton University Press. doi :10.2307/j.ctv173f2pm.9. S2CID  203390914.
  89. ^ Rosenfeld, L. (1953). "Disputa sobre la complementariedad". Science Progress (1933– ) . 41 (163): 393–410. ISSN  0036-8504. JSTOR  43414997.
  90. ^ Peres, Asher (1995). Teoría cuántica: conceptos y métodos . Kluwer Academic Publishers. Págs. 36-39. ISBN. 0-7923-2549-4.
  91. ^ Omnès, R. (1994). La interpretación de la mecánica cuántica . Princeton University Press. pág. 167. ISBN 978-0-691-03669-4.OCLC 439453957  .
  92. ^ Brukner, Časlav ; Zeilinger, Anton (2005). "La física cuántica como ciencia de la información". En Elitzur, Avshalom C.; Dolev, Shahar; Kolenda, Nancy (eds.). Quo Vadis, mecánica cuántica? . Berlín, Heidelberg: Springer. págs. 47–61. doi :10.1007/3-540-26669-0_3. ISBN 978-3-540-22188-3.
  93. ^ Rovelli, Carlo (1996). "Mecánica cuántica relacional". Revista internacional de física teórica . 35 (8): 1637–1678. arXiv : quant-ph/9609002 . Código Bibliográfico :1996IJTP...35.1637R. doi :10.1007/BF02302261. S2CID  16325959.
  94. ^ Kent, Adrian (febrero de 2015). "¿Tiene sentido hablar de incertidumbre autolocalizadora en la función de onda universal? Comentarios sobre Sebens y Carroll". Fundamentos de la física . 45 (2): 211–217. arXiv : 1408.1944 . Bibcode :2015FoPh...45..211K. doi :10.1007/s10701-014-9862-5. ISSN  0015-9018. S2CID  118471198.
  95. ^ Vaidman, Lev (5 de agosto de 2021). "Interpretación de la mecánica cuántica a partir de múltiples mundos". En Zalta, Edward N. (ed.). Stanford Encyclopedia of Philosophy .
  96. ^ Deutsch, David (1998). El tejido de la realidad. Londres: Penguin. pp. 40–53. ISBN 978-0-14-014690-5.
  97. ^ Wallace, David (2012). El multiverso emergente . Oxford: Oxford University Press. pág. 382. ISBN. 978-0-19-954696-1.
  98. ^ Philippidis, C.; Dewdney, C.; Hiley, BJ (1979). "Interferencia cuántica y potencial cuántico". Il Nuovo Cimento B . 52 (1): 15–28. Bibcode :1979NCimB..52...15P. doi :10.1007/bf02743566. ISSN  1826-9877. S2CID  53575967.
  99. ^ "Mecánica de Bohm". The Stanford Encyclopedia of Philosophy . Laboratorio de Investigación en Metafísica, Universidad de Stanford. 2017.
  100. ^ Goldstein, Sheldon (2021), "Bohmian Mechanics", en Zalta, Edward N. (ed.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (edición de otoño de 2021), Metaphysics Research Lab, Stanford University , consultado el 14 de agosto de 2023
  101. ^ Heisenberg, W. (1956). Pauli, W. (ed.). " Niels Bohr y el desarrollo de la física: ensayos dedicados a Niels Bohr con motivo de su septuagésimo cumpleaños ". Física hoy . 9 (8): 12. doi :10.1063/1.3060063. ISSN  0031-9228.
  102. ^ Leggett, AJ (2002). "Poniendo a prueba los límites de la mecánica cuántica: motivación, estado de situación, perspectivas". Journal of Physics: Condensed Matter . 14 (15): R415–R451. doi :10.1088/0953-8984/14/15/201. ISSN  0953-8984. S2CID  250911999.
  103. ^ Penrose, Roger (2004). El camino hacia la realidad: una guía completa de las leyes del universo. Londres: Cape. ISBN 978-0-224-04447-9.
  104. ^ Horodecki, R. (1981). "Onda de De Broglie y su onda dual". Physics Letters A . 87 (3): 95–97. Bibcode :1981PhLA...87...95H. doi :10.1016/0375-9601(81)90571-5. ISSN  0375-9601.
  105. ^ Horodecki, R. (1983). "Onda dual singular superlumínica". Lettere al Nuovo Cimento . 36 (15): 509–511. doi :10.1007/bf02817964. ISSN  1827-613X. S2CID  120784358.
  106. ^ Das, SN (1984). "Onda de De Broglie y onda Compton". Physics Letters A . 102 (8): 338–339. Código Bibliográfico :1984PhLA..102..338D. doi :10.1016/0375-9601(84)90291-3. ISSN  0375-9601.
  107. ^ Mukhopadhyay, P. (1986). "Una correlación entre la longitud de onda de Compton y la longitud de onda de De Broglie". Physics Letters A . 114 (4): 179–182. Bibcode :1986PhLA..114..179M. doi :10.1016/0375-9601(86)90200-8. ISSN  0375-9601.
  108. ^ Elbaz, Claude (1985). "On de Broglie waves and Compton waves of massive particle" (Sobre las ondas de De Broglie y las ondas Compton de partículas masivas). Physics Letters A . 109 (1–2): 7–8. Bibcode :1985PhLA..109....7E. doi :10.1016/0375-9601(85)90379-2. ISSN  0375-9601.

Lectura adicional

Enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Experimentos de doble rendija .

Animaciones interactivas

Experimentos con partículas individuales

Análogo hidrodinámico

Simulaciones por computadora