Héctor Rago
1678. Christian Huygens presenta en Paris su “Tratado de la luz”, donde demuestra que fenómenos como reflexión, refracción y difracción pueden ser explicados suponiendo que la luz es una onda.
Comienzos del siglo siguiente. Corpúsculos fue la palabra que usó Isaac Newton para referirse a la materia que formaba la luz. En su Óptica, Newton establece que la luz estaba formada por partículas. Uno a uno.
Un siglo después Thomas Young realiza un experimento que se convertiría en un clásico, el experimento de las dos rendijas, y concluye que la luz son ondas. Dos a uno a favor de las ondas. Por si fuera poco, en 1865 James Clerk Maxwell demostró la luz es una onda electromagnética, campos eléctricos y magnéticos oscilantes. Asunto finiquitado.
O eso se pensaba, pero a un siglo del experimento de Young, Max Planck logró salvar a la física de la catástrofe ultravioleta, suponiendo que la radiación son unidades discretas, e indivisibles de energía, como si fueran partículas.
Cinco años después Einstein explicó el efecto fotoeléctrico como choque de partículas de luz con los electrones. Las partículas contraatacan.
¿Pero qué revelaban los experimentos? ¿Qué era realmente lo que se observaba en el caso de las dos rendijas?
Consideremos que una fuente de luz que incide sobre una placa que tiene una ranura. Detrás tenemos otra placa a donde va a parar la luz que pasa por la rendija, con un detector capaz de registrar la energía que llega a la placa.
Lo que muestra el experimento es un máximo de intensidad enfrente de la rendija. Todo bien, eso es intuitivo.
Pero si ahora consideramos dos rendijas en lugar de una, el sentido común nos susurra que deberíamos esperar dos máximos en la intensidad, uno correspondiente a cada rendija.
Pero lo que resulta es asombroso: el experimento evidencia un patrón de zonas brillantes y zonas oscuras, y nuestra intuición se resiente. Los resultados disparan el asombro, porque ¿cómo abrir otra rendija y dejar que llegue más luz al detector, va a oscurecer algunas de las zonas de la placa que antes estaban iluminadas?
La teoría de las ondas acude en rescate de nuestra intuición: la clave está en la interferencia de las dos ondas que brotan de cada una de las rendijas. Ellas se superponen, y en algunos puntos de la pantalla de llegada coinciden los máximos y se refuerza la intensidad; es una zona brillante, pero en otros puntos coinciden el máximo de una de una de las rendijas, con el mínimo de la otra, se anulan y no se registra luz, es una zona oscura.
La interferencia de las ondas clásicas explica el patrón de zonas brillantes y zonas oscuras. Pero cuando empezamos a entender que la luz como un flujo de partículas que luego se bautizarían como fotones, la explicación se torna imprecisa. Porque la onda clásica es una entidad continua y está llegando al detector todo el tiempo. Un fotón en cambio es un paquete de energía que llega al detector de manera discontinua, discreta. Podemos registra su llegada en un instante particular. Hay un click, signo inequívoco de la llegada de una partícula. La tecnología permite mandar fotones de uno en uno, e ir registrando las detecciones. Si se realiza la experiencia así, de uno en uno, al principio pareciera que los fotones llegan a puntos del detector, de una manera azarosa; pero si lo dejamos un tiempo suficientemente largo, empieza a discernirse un patrón…el mismo patrón de interferencia de una onda!! Como si los fotones supieran en donde caen los anteriores para irse situando, pero ¿cómo es esto posible? Los fotones están descorrelacionados? ¿atraviesa cada fotón por ambas rendijas a la vez? El Nobel Paul Dirac lo advirtió: “cada fotón interfiere consigo mismo”. El gato de Schrödinger estaba asomando su hocico.
Para colmo de sorpresas y cuando los físicos no salían de su asombro, se descubre que las partículas tienen propiedades ondulatorias.
En efecto, el experimento de las dos rendijas mostraba que un bombardeo de electrones a la placa con las dos rendijas el detector evidencia un patrón de interferencia similar al de los fotones. Si se disparan electrones a la placa de uno en uno, al cabo de cierto tiempo empieza a aparecer el patrón de interferencia.
La esquizofrenia onda – partícula no es exclusiva de la luz, la materia también la exhibe.
En 1926 Schrödinger propuso su famosa ecuación que rige el comportamiento de las partículas del mundo subatómico. La ecuación de Schrödinger codifica en abstractos términos matemáticos esa dualidad de la materia y de la radiación, ese debatirse entre las ondas y las partículas, y de nuevo nuestro sentido común se resquebraja.
Tal vez los puntos de vista de Newton por una parte y de Huygens por la otra, no eran tan irreconciliables: la confrontación histórica partícula vs. onda era una metáfora de la síntesis que habría de llegar en el siglo XX con el advenimiento de la física cuántica.
El experimento de las dos rendijas nos revela que la naturaleza de la realidad física puede ser muy diferente a la de nuestra intuición, porque nos permite espiar como un voyeuriste por el cerrojo de una cerradura, a una región muy alejada de nuestra experiencia cotidiana.
Thomás Young no podía saberlo, pero su experimento apuntaba al corazón mismo de una teoría de la física del siglo XX.
__________________________________________________
En la musicalización se usó
1.- Bransley Gay, balada renacentista de autor anónimo, interpretada con laud. Época corte de Isabel 1
2.- Claro de Luna, pieza para piano escrita por Claude Debussy en 1890, forma parte de la Suite bergamasque.
