Hay dos elementos que confunden a las personas en una primera lectura de experimentos de doble rendija en mecánica cuántica.
Se utiliza la doble rendija porque es una de las formas más simples de demostrar el comportamiento de las olas. Una confusión es el concepto de fase y la otra es el concepto de dualidad .
La naturaleza clave de onda de un objeto es la fase. Aquí hay un experimento clásico sin fase: si disparas granos de arena a través de dos rendijas, puedes predecir la pila de arena resultante detrás de las dos rendijas: obtendrás dos pilas de arena y con suficiente arena, estas pilas se superpondrán. Si hace lo mismo con las ondas, la fase de la onda puede causar interferencia, lo que significa que en lugares donde una onda es positiva y la otra es negativa, las ondas se cancelarán entre sí, produciendo una onda neta cero para esa ubicación. El experimento de doble rendija demuestra direcciones detrás de las rendijas que están prohibidas, es decir, las ondas no pueden existir en esas direcciones ya que la misma fase de onda de una rendija se cancela debido a la contribución de esa onda de la otra rendija. Esas direcciones prohibidas son una prueba de que la fuente fue una ola.
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El segundo aspecto confuso es la dualidad onda-partícula, y aquí tienes un “derecho” a confundirte porque todos estamos confundidos. Al igual que nuestro experimento de arena, disparamos electrones (o cualquier otra partícula, incluso átomos) a una pared de doble rendija finamente construida y descubrimos en el otro lado direcciones prohibidas. Esto demuestra que nuestras partículas son ondas, y que el electrón de tamaño de punto ha cruzado ambas ranuras al mismo tiempo, sin importar cuán lejos estén separadas estas ranuras. ¿Cómo puede un electrón ser una onda? ¿Cómo puede estar el electrón en dos rendijas al mismo tiempo? ¿Cómo puede incluso una molécula completa ser una onda, como se demostró experimentalmente? La única respuesta a esas aparentes contradicciones: ¡bienvenido al mundo cuántico! No hay una explicación intuitiva, pero se valida de manera consistente de manera experimental.
Si todavía estás conmigo, hay otro punto más en que el experimento cuántico de doble rendija es una gran herramienta para explicar el comportamiento cuántico. Si desea probar que el electrón atravesó ambas ranuras al mismo tiempo colocando sensores en cada ranura que la señal ‘pasó aquí’, solo se iluminará una de las dos ranuras. Saber “qué hendidura” destruye la ola. Con estos sensores en su lugar, la detección acumulada de electrones detrás de las rendijas se verá como las pilas de arena superpuestas. Los sensores han destruido la fase. ¿Confuso? Quizás, pero eso hace que la física sea interesante.