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Ondas de materia e incertidumbre

n estudio detallado del experimento de Young realizado con electrones como ejemplo de partículas materiales, muestra algunas propiedades desconcertantes de la dualidad onda-partícula que constituyen, a pesar de su carácter paradójico, los fundamentos mismos de la física cuántica.

Si se coloca el detector de electrones detrás de una de las rendijas y se tapa la otra se obtendrá una curva de distribución de electrones máxima en el centro y que disminuye progresivamente hacia los extremos, análoga a la que resultaría si el experimento se hubiera realizado con perdigones u otro tipo de corpúsculos materiales. Si los detectores de electrones se sitúan detrás de cada una de las dos rendijas, entonces la curva resultante es la suma de las otras dos; es decir, en nada parecida al diagrama característico del fenómeno de interferencias en el que se alternan los máximos y los mínimos de intensidad.

Al efectuar de este modo el experimento se ha espiado al electrón, averiguando por cuál de las dos rendijas pasa; pero el seguir así el camino del electrón como partícula ha destruido la posibilidad de estudiar su comportamiento como onda. Por el contrario, cuando no se intenta determinar experimentalmente lo que le sucede al electrón al atravesar el sistema de rendijas, sus aspectos ondulatorios se hacen presentes con toda nitidez en la pantalla posterior.

El experimento de Young efectuado con luz y con electrones arroja resultados parecidos. El diagrama de interferencias indica que la curva de distribución de electrones por la pantalla tiene la misma forma que la de intensidad de la onda luminosa que resulta si el experimento se efectúa con luz.

Utilizando algunas cantidades numéricas como ejemplo, es posible ilustrar el fenómeno anterior de la siguiente forma. Si cada detector situado detrás de cada una de las dos rendijas registra el paso de cien electrones en cada minuto, el número total de electrones que atraviesan las dos rendijas por minuto será de doscientos electrones.

Por el contrario, si se eliminan los dos detectores de detrás de las rendijas y se coloca uno solo barriendo la pantalla, la situación cambia drásticamente, pues el detector señalará una frecuencia de electrones por minuto que variará con la posición; en el centro será de cuatrocientos electrones por minuto; caerá a cero al desplazarse hacia los lados y aumentará de nuevo y disminuirá de un modo alternativo al alejarse de la posición central o simétrica respecto de las dos rendijas.

El resultado es que cuando se observa a los electrones como partículas, su distribución tras el sistema de rendijas es diferente a la que se obtiene cuando no se observan y se les deja evolucionar libremente.

El conocimiento preciso del aspecto corpuscular de los electrones destruye el conocimiento preciso del aspecto ondulatorio y viceversa.

Existe, por tanto, una indeterminación o incertidumbre fundamental en el conocimiento simultáneo de una partícula y de su onda asociada, de modo que una certeza en uno de estos dos aspectos lleva consigo una incertidumbre total en el otro.

La lógica de la interpretación de los fenómenos cambia de un modo radical cuando se pasa de la escala de observación macroscópica, en donde rige la física clásica, a la escala atómica, en donde rige la física cuántica y esta nueva forma de razonamiento es parte de la propia teoría.

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