el experimento incomprensible

Experimento de Young

experimento de Young

Young hizo pasar fotones (unidades o paquetes de luz) por una rendija vertical que, al chocar contra una pantalla posterior dejaban una impresión a modo de fotografía. Cuantos más pasaban, la sombra dejada era mas intensa. Y después abrió una segunda rendija a determinada distancia de la primera. El patrón que encontró en la pantalla cambió de manera drástica.

En el primero de los casos la sombra era una única raya vertical y cabía esperar que en el caso de dos rendijas estos fotones dejaran dos rayas verticales, una detrás de cada una de las rendijas… es decir algo semejante a lo ocurrido con la primera de las rendijas. También se podía suponer que los fotones se comportaran como una onda, pues esta era la naturaleza que se creía que tenía la luz precisamente por su comportamiento ondular en otros casos, comportamiento que incluía la difracción: fenómeno de interferencia al interaccionar con ella misma, tal y como ocurre con una ola en el mar.

Efectivamente, los fotones se comportaron de esta segunda manera: como una ola que atraviesa dos aberturas de un dique.

Esto corrobora que, tal como la física cuántica predice, un fotón se comporta de manera dual: puede ser un paquete unitario (una bolita) o puede comportarse como una onda (tipo ola de mar), de manera indistinta según las circunstancias.

Luis de Broglie

Luis de Broglie

Pero en el caso de la materia: un electrón por ejemplo, que pasa si lo sometemos al mismo experimento. Pues la conclusión es la misma: genera un patrón de interferencias en la pantalla. Ahora no estamos hablando de la luz, sino de un “trozo de materia”, con masa y carga eléctrica. Parece que ese electrón, al que hasta el siglo xx se consideraba una bolita (corpúsculo), pasa por ambas rendijas. De Broglie propuso tal cosa a principios del siglo pasado (1924): que la materia también tiene un comportamiento dual y los experimentos posteriores a esta tesis realizados con electrones corroboraron la teoría: surgía como por ensalmo un patrón de interferencia. Desde entonces se aceptó el principio de dualidad de la materia como corpúsculo y onda de manera simultánea: doble naturaleza. Aquí ponemos la imagen del patrón del experimento de Young pero con electrones (imagen obtenida de Wikipedia):

experimento de young... electrones

patrón de interferencia de los electrones que pasan "uno a uno" por las rendijas... surge un patrón de onda !

¿ Por donde pasa el electrón ? es con mucho la pregunta del millón !!

La respuesta de la física es que el electrón es una onda y por lo tanto puede pasar por dos rendijas a la vez. Y además es una partícula puntual en el momento que interacciona con otra (que choca con otra), en ese momento esa onda se colapsa en un lugar concreto y reacciona al choque igual que lo hace un camión.

Hoy, la física de lo muy pequeño está plagada de relaciones ondulares para explicar sus fenómenos y en lugar de unificar las fuerzas o las leyes generales que la gobiernan lo que consigue la física cuántica es multiplicar las variables o “leyes” de esos fenómenos. Los números cuánticos, la probabilidad, la estructura de las partículas elementales, hacen que ese bien deseado de la unificación quede en vía muerta.

Desentrañar las leyes de la cuántica parece un objetivo necesario, pero son muchos los físicos que lo han intentado sin éxito, desde el mismo Einstein quien puso un enorme empeño en ello como pionero en el intento de la unificación, hasta una miríada de otros físicos posteriormente. Hoy, lo mas cercano que tenemos a una teoría de la unificación es la teoría de cuerdas que si bien unifica las fuerzas eléctricas y nucleares mediante sus matemáticas, genera otra serie de dimensiones ocultas y otros tipos de partículas adicionales (y también ocultas) que mas parecen monstruos ingobernables que verdaderas soluciones, además de dejar al margen a la fuerza gravitatoria que parece una “rebelde sin causa” frente a sus hermanas.

Richard Feynman

Richard Feynman: físico, premio nobel y el mejor de los comunicadores (en camisa)

Han pasado cien años desde la formulación de la física cuántica, tiempo en el que nos hemos ido alejando cada vez más de una posible unificación.

¿ que es incorrecto en nuestro enfoque de la física ? y sobre todo, por qué siguen siendo correctas las palabras de Feynman: “quien diga que entiende la física cuántica es que no se ha enterado de nada” !!

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