Dios sí juega a los dados. el gato de schrödinger

Habéis oído hablar alguna vez del gato de Schrödinger? ¿Y habéis logrado entender la paradoja? Trataremos de explicarlo de una manera sencilla. Pero vayamos por partes.

En 2002, el historiador de la Ciencia Robert P. Crease tuvo la idea de hacer una encuesta para elegir los 10 experimentos más bellos de la Física. Los resultados fueron originalmente publicados en la revista Physic's World ydieron el salto al resto del mundo cuando el New York Times le dedicó un artículo. En nuestro país dio incluso lugar a un interesante libro de Manuel Lozano Leyva, que recomiendo, sobre los diez experimentos elegidos, De Arquímedes a Einstein. Los diez experimentos más bellos de la física. Y también Robert P. Crease publicó el suyo, El prisma y el péndulo. Podéis ver la lista completa de los diezexperimentos elegidos, bien comentados, aquí. Algún día hablaremos de algunos de ellos.

El que encabeza la lista es, precisamente, el que hubiéramos elegido nosotros, la difracción del electrón en una doble rendija. En origen es un experimento mental de Richard Feynman que él pensó que nunca se podría llegar a realizar. Lo planteó para poner en evidencia lo extraña que es la física cuántica. Seinspiró en el experimento de la doble rendija de Thomas Young.

Supongamos que lanzamos dos piedras en un estanque de agua. Cada una de las piedras provocará una serie de ondas concéntricas. Estas se mezclarán y darán lugar a lo que se denomina interferencia. Young, iluminando una doble rendija, puso en evidencia, en 1801, la naturaleza ondulatoria de la luz. Solo las ondas interfieren, no asílas partículas.

Parecía el final de una larga discusión histórica. ¿Está la luz formada por partículas -fotones- o es en realidad una onda? Un siglo más tarde, en los albores de la física moderna, la cosa terminó en empate. La luz tiene naturaleza dual y a veces se comporta como si estuviese compuesta por partículas mientras que otras, es una onda. Si esto resulta ya difícil de entender, en 1923Louis de Broglie, dentro de lo que probablemente fueron los años más vertiginosos de la historia de la física, propuso que la materia es también de naturaleza dual.

Y al hilo de esto surge el experimento mental de Feynman. Propuso que el experimento de Young podía realizarse con partículas y se pondría así en evidencia la naturaleza dual de la materia. Feynman imaginó un experimento en el quepartículas diminutas, electrones, por ejemplo, eran lanzadas a una pantalla con dos rendijas suficientemente cercanas. Los electrones atravesarían ambas ranuras, cual onda de luz, y se recogería un diagrama de interferencia en una segunda pantalla. Feynman propuso el experimento a finales de los 50 pero nunca pensó que pudiera llegar a realizarse. En 1961 Claus Jönsson lo logró, utilizando paraello un haz de electrones.

La versión más ambiciosa del experimento la realizó Akira Tonomura en 1989, confirmando trabajos previos de Pier Giorgio Merli. Tonomura logró lanzar contra la doble rendija electrones, de uno en uno, asegurándose así que cada electrón pudiera tan solo interferir consigo mismo. Básicamente el experimento consiste en lo siguiente. Cada electrón llega a la doble rendija y,al comportarse como una onda, atraviesa las dos rendijas simultáneamente. Al otro lado de las rendijas se produce la interferencia, que es recogida en una segunda pantalla.

Y ahora viene, por fin, lo más sorprendente. Si, intrigados, tratamos de averiguar por cual de las dos rendijas pasó en realidad el electrón, este se comporta como una partícula y desaparece el diagrama de interferencia. Dealguna manera, el electrón se da cuenta de que lo observamos y cambia su naturaleza. El observador influye por tanto en lo que sucede. Se ha tratado de mil y un formas diferentes de saber por donde pasa el electrón, sin perturbarlo. En vano.
El experimento tiene una versión aún más bonita, que una vez leí, pero no hemos podido confirmar si se ha llevado a cabo. En esta versión participan...