En un experimento de doble rendija con moléculas grandes, ¿qué sucede cuando se observa que a través de qué rendija pasó la molécula?

Su publicación me hizo sentir curiosidad, así que leí los artículos a los que se hace referencia en wikipedia. Ver Physicsists Smash Record para la dualidad onda-partícula – The Physics arXiv Blog, por ejemplo. La longitud de onda es inversa a la energía. Entonces las moléculas muy grandes tendrán longitudes de onda muy muy cortas. En el caso de la molécula de 800 átomos, la longitud de onda era femto-metros, o [matemática] 10 ^ {- 15} [/ matemática] metros. Eso es mucho más pequeño de lo que cualquier instrumento podría detectar. Así que creo que el error en su argumento es que nunca se identificó el camino “en qué dirección” tomaron las moléculas. Además, a diferencia del caso de los electrones, ¡sería físicamente imposible detectar qué camino tomaron las moléculas!

Los científicos continúan aplicando la extrañeza cuántica a sistemas cada vez más grandes. Recientemente los científicos tienen:

1) enredado varios miles de átomos de rubidio, y
2) átomos completos teletransportados

Hasta hace poco, la teletransportación y el enredo solo se habían hecho a electrones y fotones.

Sí, incluso las moléculas pueden formar interferencia en ciertas condiciones controladas de laboratorio, lo que confirma que “pasaron por ambas ranuras” si esa es su interpretación preferida.

El más famoso es el experimento de “buckyballs” de carbono C60 (molécula de carbono de 60 átomos), realizado por primera vez en 1999 y repetido algunas otras veces. Luego, en 2011 con una molécula de 430 átomos y en 2013 con una molécula de 810 átomos.

La configuración experimental requerida para probar esto y las formas de inferir interferencia o no son bastante más complejas que las cosas típicas de doble rendija con fotones o electrones, y generar información sobre “qué camino” no es tan sencillo como “colocar un detector en alguna rendija observar con algunos fotones si algo pasó allí o no “.

Para empezar, la pregunta real en estos experimentos no se trata tanto de “ranuras y puntos brillantes reales en una pantalla que aparecen como bandas brillantes y oscuras”, sino más bien “qué camino siguió la (partícula / molécula) para llegar desde la fuente al detector “. A la molécula se le permiten diferentes caminos, y por ciertos efectos es posible organizar configuraciones que permitirán inferir que la molécula siguió un cierto camino y no el otro, y otras configuraciones donde eso no será posible. Pero los resultados son equivalentes a los del típico experimento clásico de doble rendija para aquellos expertos que pueden interpretar los datos.

Y los resultados son consistentes con el experimento clásico: si podemos decir que la molécula siguió un cierto camino, la interferencia en los patrones de detección no se mostrará, y si no podemos, lo hará. Eso es lo que se observa.

A partir de aquí, depende de las interpretaciones de lo que realmente sucede a lo largo de esos caminos durante el experimento cuando no podemos decir qué camino sigue la molécula. “¿Algo” material “realmente viaja a través de ese camino en nuestro espacio 3D?”. Y como seguramente sabrá, hay muchas interpretaciones.

Puede decir que hay 2 copias de la molécula, cada una siguiendo un camino e interfiriendo entre sí, puede decir que las 2 realidades coexisten en una superposición, puede decir que una “onda piloto” le dice a la molécula qué hacer en el detector, puede decir que la molécula no es material, pero es solo una onda hasta que se “materializa” en el detector … elige tu elección!

EDITAR: tal vez fue injusto dejarlo allí sin mencionar cuál es mi interpretación preferida. Personalmente, creo que lo más cercano que podemos expresar con nuestras palabras de lenguaje es que “ambas realidades coexisten en superposición” cuando no generamos información de ruta. O dicho al revés, la partícula / molécula que llega al detector tiene que causar algún evento. ¿Qué evento causará? ¿Qué opciones tiene? Si existe alguna información consistente con la partícula que ha tomado la ruta A (que es en sí misma un evento), seguramente causará el evento que sabemos es el resultado de que haya tomado la ruta A. Por el contrario, si existe alguna parte Si la información es consistente con la partícula que ha tomado la ruta B, seguramente causará el evento que sabemos es el resultado de haber tomado la ruta B. Los eventos en el espacio-tiempo deben ser consistentes entre sí.

¿Qué evento causará la partícula / molécula en el detector cuando no existe información de ruta (no hay “eventos de información”)? ¿Debería la partícula “inventar” un resultado por sí misma, sin causa causal? No, si no hay información de ruta en ninguna parte, la partícula solo puede causar un evento que sea consistente con esa falta de información, y ese es un patrón de interferencia (que es lo mismo que la superposición de A y B simultáneamente).

Una vez más, los eventos en el espacio-tiempo deben ser consistentes entre sí, creo que es un principio muy profundo de nuestro universo.

Esto es un poco como decir que la naturaleza ondulatoria de la materia es solo el resultado de la falta de información relacionada con partículas. Cuando esto sucede, todas las posibles configuraciones consistentes similares a partículas se manifiestan superpuestas.

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