Dualidad Onda-Corpúsculo

I Introducción.

A. Dualidad Onda – Corpúsculo

Clásicamente podemos decir que la naturaleza está constituida por materia (partículas) y radiación (luz).
En los siglos XVII y XVIII, existió una división entre los científicos partidarios de que la luz tuviera naturaleza corpuscular, como fue Newton, y aquellos que afirmaban que tenía una naturaleza ondulatoria, como Christian Huygens.

En1803 Thomas Young expuso ante la Real Sociedad de Londres un trabajo en el que haciendo pasar luz a través de rendijas muy próximas se mostraban diagramas de difracción cuyos máximos y mínimos encajaban con un modelo ondulatorio.
Posteriormente este experimento fue fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda-corpúsculo de la materia.
La dualidad onda-corpúsculo (también llamadaonda-partícula) es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa.” (Stephen Hawking, 2001).

Fue introducido por Louis-Victor de Broglie
(Francia 1892-1987), en su tesis doctoral de 1924, donde exponía la teoría de que toda materia tenía una onda asociada a
ella. Estas ideas fueronfundadas en la analogía de que la luz tuviera una partícula asociada, según demostró Albert Einstein en 1905 con el efecto fotoeléctrico, y es por esto y por no tener evidencias de producirse, que no causó gran interés.
Sin embargo, cinco años después, de Broglie recibió el Premio Nobel de Física por su trabajo.

B. Experimento de Young

El experimento de Young o el experimento de la doblerendija (Double- slit Experiment) fue realizado, como ya hemos dicho, en 1803 por Thomas Young (médico y físico británico) en un intento de discernir entre la naturaleza ondulatoria y corpuscular de la luz. Este experimento está contextuado en el marco de la mecánica cuántica, y sin embargo fue diseñado mucho antes de que esta teoría llegara para dar explicación.
Young realizó un agujero en unapersiana, lo cubrió con un trozo grueso de papel que taladró con un diminuto punzón y utilizando un espejo, desvió el fino haz de luz que pasaba a través de él. Después cogió un trozo de cartón (de unos 3 mm de grosor) y lo colocó de canto en el recorrido del haz, dividiéndolo en dos. El resultado fue una serie de bandas alternativas de luz y oscuridad, fenómeno que solo podía explicarse con unanaturaleza ondulatoria para los dos rayos de luz. Las bandas de luz aparecían donde se solapaban dos crestas de onda, reforzándose mutuamente, mientras que las bandas oscuras marcaban el lugar en que una cresta se alineaba con un valle, neutralizándose mutuamente.

Por este lado, quedaba clara la naturaleza ondulatoria de la luz, pero sin embargo, no era una solución del todo acertada.
En losprimeros años del siglo XX, Planck y Einstein demostraron que la luz se emite y se absorbe en paquetes o cuantos, llamados fotones (que son partículas), pero otros experimentos siguieron verificando que la luz también se comportaba como una onda.

Hizo falta la teoría cuántica [ ] para reconciliar las dos ideas: los fotones (y también los electrones, protones y demás partículas) presentan doscualidades complementarias; son partículas y son ondas. Para explicarlo se solía utilizar un experimento imaginario: si en lugar de luz empleamos un haz de electrones en el experimento de doble rendija de Young, obedeciendo las leyes cuánticas, el flujo de partículas se divide en dos, y los flujos menores interfieren entre sí dejando el mismo tipo de patrón de interferencia (luz y sombra) que elantiguo experimento de Young.
Fue en 1961 cuando Claus Jönsson realizó por primera vez este experimento publicándolo en la revista Zeitschrift für Physik .

Los electrones muestran un comportamiento claramente de partícula cuando su paso se detecta a través del rastro que dejan en una cámara de niebla. Sin embargo, en un experimento de difracción, cuando los electrones atraviesan un sistema de dos...