¿Cómo puede una partícula subatómica comportarse como una partícula y como una onda?

Aprendimos por qué las partículas pueden comportarse como ondas y partículas individuales a través de los experimentos de doble rendija en física.

La razón es que se superponen.

Están en todos los estados posibles de existencia a la vez. Si existe la posibilidad matemática de que una partícula pueda comportarse como dos cosas diferentes, entonces se comportará como ambas, y al mismo tiempo.

En el experimento de doble rendija, cortaré dos rendijas en una caja, y dispararé partículas a esas rendijas en la caja, y habré colocado una placa fotográfica o una película en la parte posterior de la caja para ver cómo se comporta la partícula .

Si cubro una rendija con cinta opaca donde la luz no puede atravesarla y dispara fotones a las rendijas, los fotones atravesarán la única rendija abierta y crearán un patrón en la película en la parte posterior de la caja, como balas que alcanzan un objetivo de tiro al blanco .

Bien, así es exactamente como esperaríamos que se comporten estos fotones.

Pero si quito la cinta y hago esto nuevamente con dos rendijas, un fotón pasará por ambas rendijas al mismo tiempo, interferirá consigo mismo como una onda y hará que aparezca un patrón de ondas de luz en la película.

En el primer experimento, estaba permitiendo que ese fotón solo tuviera una elección matemática de comportamiento. Pero en el caso de dos rendijas, ahora tiene dos elecciones matemáticas de comportamiento. Ese único fotón se superpone y elige ambas ranuras para pasar, al mismo tiempo.

Si hubiera cortado 12 ranuras en la caja, ese fotón habría tenido 12 opciones para elegir su comportamiento y se habría superpuesto y pasado por las 12 ranuras a la vez, sí, solo un solo fotón.

Einstein confundió a todos en este camino en los primeros días cuando escribió en una carta a un colega que podía imaginarse un barril de pólvora en su cobertizo mientras explotaba y no explotaba al mismo tiempo.

Disculpe Dr. Einstein, pero ¿eh?

Erwin Schroedinger intentó expandir este concepto con un experimento mental llamado Gato de Schroedinger.

Colocó a su gato en una caja cerrada junto con un isótopo radiactivo venenoso. Si este isótopo se pudriera, el gato sería envenenado y moriría. Si no decaía, Kitty estaría bien.

Entonces, ¿o no se descompuso? Pero espere, este isótopo estaría en un estado de superposición y dado que tenía dos posibles estados de existencia, decaído y no decaído, elegiría ambos estados.

El pobre gatito de Schroedinger estaba vivo y muerto al mismo tiempo. Solía ​​tener un gato así. Lo llamé “inútil”.

Así que echemos un vistazo a las ondas de energía. ¿Qué pasa con la electricidad, qué es la electricidad, las ondas que fluyen o los electrones que fluyen, partículas?

Es ambos, y al mismo tiempo. Puedo meter un medidor en un enchufe de pared y medir las ondas que fluyen, en hercios. O puedo tomar otra medida y medir el flujo de partículas: electrones, en amperios.

Esto se llama dualidad onda / partícula.

Entonces, lo que enloquece aquí es este llamado observador inteligente en mecánica cuántica. ¿Te gustaría colapsar la función de onda en una de estas ondas y tener partículas que fluyen?

OK, solo míralo, mídelo … la función de onda simplemente colapsará.

Por ejemplo, en el experimento de doble rendija, ese fotón se superpondrá mientras pasa por dos rendijas, hasta que coloque un detector cerca de las rendijas para observar lo que está haciendo. Cuando hago esto, la función de onda colapsa y vuelve a comportarse como una sola partícula.

Schroedinger dijo que si quieres saber si su gato está vivo o muerto, simplemente abre la caja y mira. Colapsarás la superposición y la muerte o la vida se hará realidad en este universo.

Sin embargo, en otra conferencia, afirmó que cuando miras a su gato, lo encuentras vivo y provocas esa realidad en nuestro universo, su gato ciertamente estaba muerto en otro universo.

The Many-Worlds Theory nació en esa conferencia de 1952 en Dublín. Pero esta es una historia completamente diferente ……

No lo hace. Intuitivamente, es más difícil familiarizarse con algo que es tanto una onda como una partícula. Parece desordenado En cambio, es más fácil pensar que no es una partícula ni una onda. En ese caso, se convierte en otra cosa. Una entidad bastante nueva, a la que se le puede dar cualquier otro nombre adecuado. Se podría llamar wavicle o partave.

Por ejemplo, tomar caballitos de mar. Si tienes los ojos vendados y tocas su cabeza, pensarías que es un caballo o una especie equina. Si tocas su larga cola curva, puedes concluir que es una serpiente encaramada. Pero en realidad, no es un caballo ni una serpiente. Es una entidad diferente. Es un caballito de mar.

Del mismo modo, las partículas subatómicas se ven como partículas u ondas porque las tocamos como si estuviéramos con los ojos vendados. La imagen completa es diferente y no cabe exactamente como una partícula ni como una onda.

En las ciencias físicas, las partículas subatómicas son partículas mucho más pequeñas que los átomos. Hay dos tipos de partículas subatómicas: partículas elementales, que según las teorías actuales no están hechas de otras partículas; y partículas compuestas. La física de partículas y la física nuclear estudian estas partículas y cómo interactúan.

En física de partículas, el concepto de partícula es uno de varios conceptos heredados de la física clásica. Pero también refleja la comprensión moderna de que, a escala cuántica, la materia y la energía se comportan de manera muy diferente de lo que gran parte de la experiencia cotidiana nos llevaría a esperar.

La idea de una partícula experimentó un serio replanteamiento cuando los experimentos mostraron que la luz podía comportarse como una corriente de partículas y exhibir propiedades similares a las ondas. Esto condujo al nuevo concepto de dualidad onda-partícula para reflejar que las “partículas” a escala cuántica se comportan como partículas y ondas. Otro concepto nuevo, el principio de incertidumbre, afirma que algunas de sus propiedades en conjunto, como su posición y momento simultáneos, no se pueden medir con exactitud. En tiempos más recientes, se ha demostrado que la dualidad onda-partícula se aplica no solo a los fotones sino también a partículas cada vez más masivas.

Las interacciones de partículas en el marco de la teoría cuántica de campos se entienden como la creación y aniquilación de cuantos de las correspondientes interacciones fundamentales. Esto combina la física de partículas con la teoría de campo.

Esta es la pregunta que ha desconcertado al científico hasta que de Broglie dé la explicación. Dijo que cada partícula en esto tiene una naturaleza dual de partícula y una onda. podemos probarlo

e = mc ^ 2 [ecuación de einstien]

e = hv [ecuación del tablón, donde h es la constante del tablón y v es la frecuencia]

equipararlo

mc ^ 2 = hv

al resolver obtenemos

longitud de onda = h / momento

¿Podemos decir que una partícula tiene doble naturaleza?

pero la naturaleza ondulatoria de la partícula macroscópica no es significativa ya que su masa es más.

Todo es ola. La materia cae en el tipo que los sentidos humanos pueden sentir directamente. La masa y el movimiento de la materia son colectivamente indicativos de la facilidad con que se puede localizar la onda.