Naturaleza mágica: la doble rendija

Octavi López Coronado / 16-03-2007

Nada por aquí, nada por allá. Aparece en escena el mago Ricardo, frente a una pared en la que se han practicado un par de ranuras. Detrás de la pared, a una cierta distancia, hay una gran pantalla. Entre aplausos, se sitúa a su lado el joven ayudante Tomás con una cubeta llena de agua. La cubeta está dividida en dos por un obstáculo que también tiene un par de orificios en forma de ranura.

Ricardo se saca de la manga un puñado de diminutas bolitas rellenas de tinta y las lanza, una a una, hacia la pared. A veces chocan contra ella, pero otras veces pasan por alguna de las dos ranuras y llegan a la pantalla. El público observa expectante las manchitas negras que las bolitas van dibujando. En unos minutos se han formado un par de manchas oscuras, alargadas, que parecen las sombras difusas de las rendijas.

Tomás, desde un extremo de la cubeta, empuja con elegancia el agua arriba y abajo con la punta de sus dedos para formar bonitas ondas circulares en la superficie. Cuando las ondas llegan al obstáculo atraviesan las dos rendijas. A partir de ellas, la interferencia produce patrones originales en la superficie del agua. Al llegar al otro extremo forman un bonito dibujo de franjas que Tomás muestra al público. Hay aplausos.

Ricardo se dispone a preparar el plato fuerte de la actuación. Un cañón de electrones que disparará las pequeñas partículas hacia un par de microscópicas rendijas. Al otro lado, una superficie de detectores registrará el lugar donde impactan los electrones y mostrará al público el resultado ampliado en una gran pantalla. Ricardo solicita a dos voluntarios que suban al escenario. Ambos, tímidamente, se disponen a observar cada una de las dos rendijas con unos aparatos que detectan el paso de los electrones. Cada vez que un electrón atraviesa una rendija, los voluntarios dirán a toda la sala por cuál de las dos ha pasado.

Se atenúan las luces. Todo está en silencio. Ricardo comienza a enviar los electrones, uno a uno, hacia las rendijas. Los voluntarios van informando al resto del público de la rendija por la que ha pasado cada electrón. Los espectadores observan cómo van apareciendo unas manchitas en la pantalla del escenario en los lugares donde han ido a parar cada uno de los electrones. Al cabo de unos minutos las manchitas han formado el mismo dibujo que producían las bolitas de tinta: un par de formas alargadas y difusas que recuerdan la forma de las rendijas. Ricardo invita a los voluntarios a volver a sus asientos. El público los recibe entre discretos aplausos.

Tomás, con solemnidad, retira los aparatos que detectaban el paso de los electrones. Ricardo lanza al público una mirada para comunicarles que ahora viene lo mejor. Comienza a enviar de nuevo los electrones hacia las rendijas. De uno en uno. ¿Por qué rendija pasa cada electrón? Nadie lo sabe, ya no hay nadie observándolo. Los electrones llegan uno tras otro a la superficie detectora. El público observa en la gran pantalla las manchitas que van produciendo. Al principio todo parece igual que antes, pero poco a poco la cara de asombro se va extendiendo entre los espectadores. Tomás y Ricardo sonríen al público, satisfechos. Las manchitas de la pantalla van formando, cada vez con mayor nitidez, un bonito dibujo de franjas claras y oscuras, iguales a las que se formaban en la cubeta de agua.

"¡Es un patrón de interferencia!", grita un espectador al fondo de la sala. "¡Los electrones se han convertido en ondas!", exclama otro. "¡Pero si un electrón llega sólo a un punto del detector, no puede ser una onda!", dice un tercero. Las preguntas se suceden en las cabezas de los espectadores, "¿cada electrón pasa por las dos rendijas a la vez?", "¿por qué el resultado depende de si hay voluntarios observando el paso de los electrones?". La gente, aturdida, se levanta de sus asientos y aplaude entusiasmada.

Este fabuloso espectáculo de magia nos lo ofrece la naturaleza de manera rutinaria en los laboratorios de física. La diferencia con los espectáculos de magia habituales es que en este caso no parece haber truco alguno. La dualidad onda partícula que presentan las partículas elementales fue propuesta por primera vez por Louis de Broglie en 1924. El experimento de la doble rendija fue descrito por Thomas S. Young en 1801 para demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz y fue popularizado por Richard Feynman para explicar la misteriosa naturaleza de las partículas elementales y las bases de la mecánica cuántica.

El experimento conduce a conclusiones sorprendentes: cada electrón sabe de la existencia de ambas rendijas y, además, se comporta como onda o como partícula según si es observado o no por algún dispositivo que determine por dónde ha pasado. Observar un electrón para medir su posición implica interaccionar con él y modificar en cierto modo alguna de sus propiedades, lo que puede ser la causa del cambio en el resultado del experimento. Sin embargo, recientemente se han realizado experimentos similares al de la doble rendija que permiten obtener información equivalente a conocer por dónde pasó el electrón sin interaccionar con él. Pero aún así, el patrón de interferencias desaparece al conocer la rendija por la que pasó.

Los físicos se esfuerzan desde hace casi un siglo en encontrar el truco de la magia cuántica, pero la naturaleza no lo quiere desvelar. Aunque probablemente no exista truco, todo apunta a que la naturaleza es simplemente así.

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El autor

Octavi López Coronado es Doctor en Física y divulgador científico. Actualmente trabaja como técnico de Comunicación Científica en el Área de Comunicación de la Universitat Autònoma de Barcelona.

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