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Quantum Physics and the Double Slit Experiment
Si disparamos al azar un objeto pequeño, por ejemplo una canica, a la pantalla
vemos un patrón en la pared del fondo donde pasaron por la rendija e impactaron
Ahora, si añadimos una segunda rendija
esperaríamos ver una segunda banda duplicada a la derecha
Ahora veamos las ondas
Las ondas chocan con la rendija y se propagan impactando en la pared del fondo
con la mayor intensidad directamente en línea con la rendija
La línea de brillo en la pantalla trasera muestra esa intensidad
Esto es similar a la línea que hacen las canicas, pero
cuando añadimos la segunda rendija
ocurre algo diferente. Si la cresta de una onda se encuentra con el valle de otra
se cancelan mutuamente
Así que ahora hay un patrón de interferencia en la pared del fondo
Los lugares donde se encuentran las dos crestas son los de mayor intensidad
las líneas brillantes, y donde se cancelan no hay nada. Así que cuando lanzamos cosas
es decir, materia, a través de dos rendijas, obtenemos esto:
Dos bandas de impactos
Y con las ondas obtenemos un patrón de interferencia de muchas bandas.
Bien hasta aquí. Ahora,
pasemos a lo cuántico.
Un electrón es un diminuto,
diminuto trozo de materia,
como una pequeña canica.
Disparemos un flujo a través de una rendija.
Se comporta igual que la canica: una sola banda.
Así que si disparamos estos trocitos a través de dos rendijas, deberíamos obtener, como con las
canicas, dos bandas.
Qué? ¿Un patrón de interferencia?
Disparamos electrones,
diminutos trozos de materia. Y obtenemos un patrón como de ondas,
no como de pequeñas canicas. ¿Cómo?
Cómo podrían trozos de
materia crear un patrón de interferencia como una onda?
No tiene sentido.
Pero los físicos son listos.
Pensaron que tal vez esas bolitas rebotaban entre sí y creaban ese
patrón. Así que deciden disparar electrones de uno en uno.
No hay forma de que pudieran interferir entre sí. Pero tras una hora de esto,
se ve el mismo patrón de interferencia surgir. La conclusión es ineludible:
El electrón individual parte como una partícula,
se convierte en una onda de potenciales, pasa por ambas rendijas e interfiere con
sí mismo para chocar contra la pared como
una partícula. Pero matemáticamente es aún más extraño. Pasa por ambas
rendijas y no pasa por ninguna.
Y pasa solo por una, y pasa solo por la otra.
Todas estas posibilidades están en superposición unas con otras. Pero
los físicos estaban completamente desconcertados por esto. Así que decidieron
echar un vistazo y ver por qué rendija pasa realmente.
Pusieron un dispositivo
de medición en una rendija para ver por cuál pasaba y lo dejaron volar
Pero el mundo
cuántico es mucho más misterioso de lo que habrían podido imaginar
Cuando lo observaron, el electrón volvió a comportarse como una pequeña canica
Produjo un patrón de dos bandas
no un patrón de interferencia de muchas
El propio acto de medir
o de observar por qué rendija pasaba significaba que solo pasaba por
una, no por ambas
El electrón decidió actuar de manera diferente
Como si fuera consciente de que lo estaban observando
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Original transcript (English)
If we randomly shoot a small object say a marble at the screen we see a pattern on the back wall where they went through the slit and hit Now if we add a second slit we would expect to see a second band duplicated to the right Now let's look at waves
The waves hit the slit and radiate out striking the back wall with the most intensity directly in line with the slit The line of brightness on the back screen shows that intensity This is similar to the line the marbles make But when we add the second slit
something different happens If the top of one wave meets the bottom of another wave they cancel each other out So now there is an interference pattern on the back wall Places where the two tops meet are the highest intensity the bright lines and where they cancel there is nothing So when we throw things
that is matter through two slits we get this Two bands of hits And with waves we get an interference pattern of many bands Good so far Now let's go quantum
An electron is a tiny tiny bit of matter like a tiny marble Let's fire a stream through one slit It behaves just like the marble a single band
So if we shoot these tiny bits through two slits we should get like the marbles two bands What An interference pattern We fired electrons tiny bits of matter through We get a pattern like waves
not like little marbles How How could pieces of matter create an interference pattern like a wave It doesn't make sense But physicists are clever
They thought maybe those little balls are bouncing off each other and creating that pattern So they decide to shoot electrons through one at a time There is no way they could interfere with each other But after an hour of this the same interference pattern is seen to emerge The conclusion is inescapable The single electron leaves as a particle
becomes a wave of potentials goes through both slits and interferes with itself to hit the wall like a particle But mathematically it's even stranger It goes through both slits and it goes through neither And it goes through just one and it goes through just the other
All of these possibilities are in superposition with each other But physicists were completely baffled by this So they decided to peek and see which slit it actually goes through They put a measuring device by one slit to see which one it went through and let it fly
But the quantum world is far more mysterious than they could have imagined When they observed the electron went back to behaving like a little marble It produced a pattern of two bands not an interference pattern of many
The very act of measuring or observing which slit it went through meant it only went through one not both The electron decided to act differently As though it was aware it was being watched
