La dualidad de partículas de onda es una postulación de que todas las partículas exhiben propiedades de onda y partículas. Es un concepto central de la mecánica cuántica.
Desde el punto de vista de la física clásica, las partículas y las ondas son conceptos distintos. Una partícula no exhibe propiedades similares a ondas y una onda no exhibe propiedades similares a partículas. Sin embargo, los físicos aceptaron la dualidad onda-partícula después de varios experimentos innovadores.
A principios del siglo XIX, el experimento de doble rendija de Thomas Young (1773-1829), un médico británico, proporcionó evidencia de que la luz es una onda. Luego, en 1861, James Clerk Maxwell (1831-1879), un científico escocés, explicó la luz como la propagación de ondas electromagnéticas. Ref: ecuaciones de Maxwell.
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En 1924, Louis-Victor de Broglie (1892-1987), un físico francés, formuló la hipótesis de De Broglie , afirmando que toda la materia, no solo la luz, tiene una naturaleza ondulatoria. Su hipótesis pronto se confirmó con la observación de que los electrones (materia) también muestran patrones de difracción, que intuitivamente es una propiedad de onda. La teoría de De Broglie puede extenderse para mostrar que toda la materia exhibe la misma dualidad onda-partícula que la luz. Esto significa que todo en el universo puede actuar como una ola. (Esto puede plantear una pregunta: ¿por qué no notamos que una pelota de fútbol en movimiento actúa como una ola? Bueno, la longitud de onda de la onda de materia asociada con una pelota de fútbol, por ejemplo, moverse a algo así como 2,50 metros por segundo, es extremadamente pequeña en comparación el tamaño de la pelota para que no se note el comportamiento ondulatorio).
En la mecánica clásica, las partículas viajan a lo largo de trayectorias bien definidas que se mueven en un espacio tridimensional a medida que pasa el tiempo. Si lanzamos una pelota, viaja a lo largo de una trayectoria parabólica hasta que toca el suelo. Si conocemos la posición inicial y la velocidad de la pelota cuando es lanzada, entonces podemos determinar exactamente qué trayectoria seguirá la pelota, y exactamente dónde podría estar en cualquier momento después de ser lanzada. Incluso podemos calcular la ubicación exacta en la que la pelota finalmente puede aterrizar. No hay incertidumbre.
En mecánica cuántica, las partículas no se mueven a través del espacio a lo largo de trayectorias bien definidas. Si lanzamos un electrón, por ejemplo, solo sabemos la probabilidad de que el electrón esté en una ubicación particular en un momento particular, por lo que solo podemos establecer la probabilidad de que el electrón aterrice en una ubicación particular. En la situación clásica, nuestras condiciones iniciales eran exactamente precisas, sabemos la posición y la velocidad de la pelota precisamente al comienzo de su movimiento. En el caso cuántico, nuestro conocimiento de la posición inicial y el momento del electrón no son precisos. Cuanto más sabemos sobre la posición inicial del electrón, menos sabemos sobre su momento inicial y viceversa. (Principio de incertidumbre) Por lo tanto, es imposible especificar con precisión las condiciones iniciales del electrón en el lanzamiento. Lo máximo que podemos especificar es la probabilidad de que el electrón comience en una región del espacio, y de manera similar para el momento.
Lecturas adicionales: ondas de probabilidad y complementariedad
