Experimento de la doble rendija
[2] En aquella época se pensaba que la luz consistía en ondas o en partículas.
[7] Además, se observa que la detección de impactos discretos individuales es inherentemente probabilística, lo cual es inexplicable utilizando la mecánica clásica.
Los patrones de interferencia observados por estos científicos restaban crédito a la teoría corpuscular.
La teoría ondulatoria se mostró muy robusta hasta los comienzos del siglo XX, cuando nuevos experimentos empezaron a mostrar un comportamiento que solo podía ser explicado por una naturaleza corpuscular de la luz.
La forma en la que se presenta normalmente el experimento no se realizó hasta 1961 utilizando electrones y mostrando la dualidad onda-corpúsculo de las partículas subatómicas (Claus Jönsson, Zeitschrift für Physik, 161, 454; Electron diffraction at multiple slits, American Journal of Physics, 42, 4-11, 1974).
Este experimento fue realizado por un grupo italiano liderado por Pier Giorgio Merli y repetido de manera concluyente en 1989 por un equipo japonés liderado por Akira Tonomura y que trabajaba para la compañía Hitachi.
En una cámara oscura se deja entrar un haz de luz por una rendija estrecha.
[18] Se ha demostrado que este fenómeno ocurre con los fotones y los electrones,[19] átomos, e incluso algunas moléculas.
En lugar de propagarse por el espacio libre después de las dos rendijas y alcanzar cualquier posición en una pantalla extendida, en el interferómetro los fotones sólo pueden propagarse por dos caminos y alcanzar dos fotodetectores discretos.
Esto permite describirlo mediante álgebra lineal simple en dimensión 2, en lugar de ecuaciones diferenciales.
En ambos casos ya no habrá interferencia entre los caminos, y ambos fotodetectores serán alcanzados con probabilidad 1/2.
[27] Un conocido experimento mental predice que si se colocan detectores de partículas en las rendijas, mostrando por qué rendija pasa un fotón, el patrón de interferencia desaparecerá.
[31] (Las implementaciones ingenuas del experimento mental del libro de texto no son posibles porque los fotones no pueden ser detectados sin absorber el fotón).
En la actualidad, se han realizado múltiples experimentos que ilustran diversos aspectos de la complementariedad.
Esto demostró el efecto de las mediciones que perturbaban las partículas en tránsito en menor grado y, por lo tanto, influían en el patrón de interferencia sólo en una medida comparable.
En otras palabras, si no se insiste en que el método utilizado para determinar por qué rendija pasa cada fotón sea completamente fiable, se puede seguir detectando un patrón de interferencia (degradado).
Se puede considerar que los polarizadores introducen información sobre la trayectoria de cada haz.
Esta suma debe tener en cuenta la fase y la amplitud de las ondículas individuales.
La diferencia de ruta entre dos ondas que viajan en un ángulo θ viene dada por: Donde d es la distancia entre las dos rendijas.
Esto se ilustra en la figura anterior, donde el primer patrón es el patrón de difracción de una sola rendija, dada por la función sinc en esta ecuación, y la segunda figura muestra la intensidad combinada de la luz difractada de las dos rendijas, donde el cos la función representa la estructura fina, y la estructura más gruesa representa la difracción por las rendijas individuales como se describe en la función sinc.
Las trayectorias se suman mediante el uso de la integración funcional.
Cada ruta se considera igualmente probable y, por lo tanto, aporta la misma cantidad.
Si se "observa" (se mide con un fotón) no en una rendija concreta, 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.
Sin embargo, dado que todas las interpretaciones de la mecánica cuántica son empíricamente indistintas, algunos científicos se muestran escépticos ante esta afirmación.
Las trayectorias de las dos rendijas de Broglie-Bohm fueron calculadas por primera vez por Chris Dewdney mientras trabajaba con Chris Philippidis y Basil Hiley en el Birkbeck College (Londres).
Para la década de 1920, numerosos experimentos (como el efecto fotoeléctrico, el efecto Compton y la producción de rayos X entre otros) habían demostrado que la luz interacciona con la materia únicamente en cantidades discretas, en paquetes "cuantizados" o "cuánticos" denominados fotones.
Si una de las rendijas se cubre, los fotones individuales irían acumulándose en el tiempo sobre la pantalla creando un patrón con un único pico.
Este resultado parece confirmar y contradecir la teoría ondulatoria de la luz.
En este caso se observa un máximo central blanco junto a otros máximos laterales de diferentes colores.
Esta expresión es tan solo una aproximación y su formulación depende de ciertas condiciones específicas.
