Onda y partícula, dos aspectos de la misma materia

La luz es una onda, se propaga en la imagen del sonido en el aire o en ondas en la superficie de un estanque. Esta onda, llamada electromagnética, se caracteriza por una longitud de onda o el espacio entre dos ondas. Dependiendo de esta distancia, que corresponde a diferentes niveles de energía, estaremos tratando con luz visible, ondas de radio, infrarrojos o incluso rayos X.

La prueba de este carácter ondulatorio fue traída por Thomas Young en 1801. Al pasar los rayos de luz a través de dos rendijas cercanas, observa en una pantalla ubicada detrás de ellos que se dibujan bandas de luz. Se explican por el hecho de que la onda luminosa se modifica al pasar por los huecos, como una onda en la entrada de un puerto: la parte que ha pasado por una de las rendijas interactúa con la que ha atravesado la otra para crear esta. Patron de interferencia.

Pasa por dos agujeros al mismo tiempo

Sin embargo, la luz también está formada por partículas, fotones, descubiertos y formalizados a principios del siglo XX. Aquí es donde todo se complica, porque cuando arrojamos partículas, imaginemos balas diminutas, a través del dispositivo que imaginó Young, lógicamente deberían atravesar una u otra y golpear la pantalla al final de su trayectoria sin ser influenciados por el hecho de que haya un segundo agujero.

Aquí es precisamente donde la física cuántica refuta nuestra intuición. Si las partículas se envían una a una a través de las dos rendijas, chocarán una a una en la pantalla, pero, sorprendentemente, la superposición de impactos forma un patrón de interferencia. La única explicación posible es que la partícula aislada es al mismo tiempo una onda y por lo tanto pasa a través de ambos agujeros al mismo tiempo, luego interactúa consigo misma.

Aún más extraño, si desplegamos un dispositivo para medir en qué ranuras pasa la partícula, en realidad se comporta como una pequeña bola, haciendo que los patrones de interferencia desaparezcan. La explicación es la siguiente: antes de medir la posición de la partícula, no estaba en ningún lugar en particular, simplemente tenía diferentes probabilidades de estar en diferentes lugares. Al observarlo, lo “obligamos” a ubicarse, a adoptar una posición precisa y luego se comporta en consecuencia. Los físicos hablan de una reducción de la función de onda.

Visión engañosa

Muchos físicos han contribuido a la comprensión de esta oposición entre onda y partícula de luz, una dualidad que también se encuentra para todos los elementos constitutivos del universo. Pero esta visión puede ser engañosa, “la dualidad onda-partícula es una jerga antigua, una forma en que pensamos las cosas para vincularlas con el mundo que nos rodea. Es una descripción de conveniencia ”, especifica Nicolas Brunner, profesor de teoría cuántica en la Universidad de Ginebra. En realidad, es más simple y conceptualmente más complicado, no hay dos cosas diferentes apiladas una encima de la otra. Solo un objeto cuántico.