Bailando con partículas (3).

Bailando con partículas (3).

divendres 11 de juliol 2014 - 18:15 a dijous 23 d'octubre 2014 - 01:30

MAGIA CUÁNTICA: LA REALIDAD MÁS ALLÁ DE LA RAZÓN. (1).

Aunque sea un viejo truco de feriante vendedor de mantas, entiendo que lo mejor será empezar el baile por un capítulo atractivo, con el fin explícito de fidelizar al lector y templar gaitas para artículos más sesudos. En efecto, el universo cuántico es tan paradójico que presenta no pocos fenómenos más propios de la magia que de la ciencia. Voy a repasar algunos de ellos para abrir boca.

Electrones en pos de las rendijas.

Empiezo la función con el bonito y afamado número de la doble-rendija, que tanta admiración y pasmo ha producido en niños y mayores. Es uno de los clásicos de la física de partículas para ejemplificar no solo la dualidad onda-partícula, sino también lo raro que es este mundo ultra microscópico. Ilustra muy requetebién la naturaleza de la física cuántica y deja al espectador un tanto alicaído al comprender que la realidad ya no es lo que era. Con Franco esto no pasaba, joder!

Bueno, la versión clásica del numerito prescribe un “cañón” que lanza, por ejemplo, electrones contra una pared en la que se han practicado dos ranuras verticales, finas y próximas. Tras esa pared, se dispone una pantalla para recoger los electrones, dotada con sensores geiger, para contar los electrones que impactan sobre esa pantalla. Pues bien, tapamos una de las rendijas con una placa de plomo, impenetrable para su majestad el electrón, y empezamos a bombardear la pared con una única ranura abierta. Al poco empezaremos a oír los pitidos de los geigers que indican que aquellos electrones que han atravesado la rendija abierta llegan a la pantalla. Tras el bombardeo, observamos el patrón de impacto en la pantalla y comprobamos que se distribuyen, aquí y allá, formando una franja vertical, versión ampliada de la forma de la rendija. ¿Vamos bien? Hasta aquí nada de raro, el electrón se ha comportado como un machote que es; o sea, como partícula. Lo bueno viene ahora. A continuación repetimos el experimento con las dos rendijas abiertas. ¿Y qué sucede? Pues que los electrones atraviesan la pared por las dos rendijas; pero inmediatamente después de atravesarlas forman un patrón de interferencias de onda propio de las ondas. 

¡Albricias! Al llegar a la pantalla detectora forman diversas franjas verticales en las que se alternan las que presentan concentración de electrones con las que están vacías de ellos, pues así se comportan las ondas cuando interfieren: vacío-lleno-vacío-lleno. Ya que cuando colisionan las crestas con las crestas de las ondas, la onda se amplifica y se materializan los electrones en la pantalla. En caso contrario (valle con cresta), la onda se anula y no se detectan los electrones en la pantalla. Ya tenemos las franjas verticales paralelas de gran concentración de electrones, separadas por franjas verticales en las que no hay electrón alguno. La onda finalmente ha vuelto a convertirse en partícula. Eso ya empieza a oler a cuerno quemado. Pero hay más. Anda si hay!

Dado que algún malpensado podría suponer que la emisión de electrones simultánea a ambas rendijas podría indicar que dos o más electrones pasan a la vez por las rendijas simulando un patrón de interferencia de ondas, vamos a disparan los electrones de uno en uno. Uno cada minuto. Lo que sucede es que se obtienen los mismos resultados. 

Cuando se tapa una de las rendijas, hay una concentración de electrones más o menos uniforme en la pantalla. Pero cuando se abren las dos rendijas se produce por arte de magia el patrón de interferencia de ondas y el resultado (tras unas horitas de espera, pues la cosa va a razón de un electrón por minuto) es la disposición de los electrones en la pantalla en franjas verticales  alternadas por otras en las que no hay electrón alguno. La repera. O sea, que el electrón sabe si está abierta una rendija o las dos, pues se comporta el solito como partícula o como onda, según sea una rendija abierta o las dos. Hay que joderse, mi brigada. ¡Qué listo es nuestro electrón! 

Pero es que, además, en el caso de las dos rendijas abiertas, tras atravesarlas (ojo, que es solo un electrón), se comporta como onda. ¿Con qué otra onda interactúa para producir un patrón de interferencia? Misterio. Feynman, para explicar el fenómeno (para liarla más, diría yo), afirma que el electrón pasa por las dos ranuras a la vez. Éramos pocos y parió la abuela. De ello no cabe dudar. 

Más cosas. Se puede calcular la probabilidad de que los electrones formen esas bandas verticales alternadas de bandas vacías. Pero en ningún caso se puede predecir qué hará un electrón en concreto. Y si para averiguar su trayectoria colocamos un aparato que los detecte entre el cañón y la pared, el electrón se comportará de manera completamente distinta y el ensayo se irá al carajo. Esto tiene su explicación, ya que para detectar su trayectoria debemos utilizar algo así como una onda que lo “persiga”; y eso modifica el comportamiento del electrón. Asines, podemos conocer todo lo concerniente al cañón de electrones (A) y los resultados que se obtienen en la pantalla (B). Pero cómo se comporta el electrón entre A y B es un misterio misterioso. Fin de la emisión. Oración, despedida y cierre. 

Como estas cosas hay que verlas, dejo un enlace del experimento. El maestro de ceremonias es el inevitable S. Hawking. A pasarlo bien. Yo me voy a cenar. Buenas noches, Europa.

 

https://www.youtube.com/watch?v=akL7y_8Og6w

 

 

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Sobre l'autor

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Salvador Martínez. Jubilado inquieto y curioso, que se pasea por una de las más apasionantes fronteras del conocimiento humano. Ante notario ha dejado escrita la frase que debe esculpirse en su lápida funeraria: "Aquí yace un tipo que dedicó su vida a comprender este mundo y sus alrededores. Fracasó."
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