En la f\u00edsica cl\u00e1sica hay dos mundos bien diferenciados: las ondas (mec\u00e1nicas o electromagn\u00e9ticas) y las part\u00edculas (corp\u00fasculos), ambos muy bien definidos.<\/p>\n\n\n\n
Anteriormente se pensaba que no exist\u00eda relaci\u00f3n entre estos dos mundos, pero a finales del siglo XIX, a medida que se conoc\u00eda el mundo peque\u00f1o (mol\u00e9culas, \u00e1tomos y sus componentes), se descubri\u00f3 que las part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as pod\u00edan comportarse como ondas. Si las part\u00edculas se comportaban como ondas, ten\u00edamos que saber cu\u00e1l era la onda asociada a esas part\u00edculas: la \u201conda de la part\u00edcula\u201d.<\/p>\n\n\n\n
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Read more: La relatividad de Einstein tambi\u00e9n obliga a redefinir el concepto de masa<\/a><\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n Al mismo tiempo, en esa \u00e9poca se puso de manifiesto lo inverso: un comportamiento de las ondas parecido al de las part\u00edculas. Dos ejemplos son el efecto fotoel\u00e9ctrico y el efecto Compton.<\/p>\n\n\n\n Luis De Broglie se bas\u00f3 en la definici\u00f3n que ya exist\u00eda de los fotones: que forman la luz (en f\u00edsica cl\u00e1sica, una onda) y que se comportan como part\u00edculas. As\u00ed, se sab\u00eda que la masa de los fotones era cero, que su velocidad era la de la luz y que ten\u00eda un impulso asociado a la longitud de onda de esa luz (la longitud de onda es una caracter\u00edstica de la onda que nos dice a qu\u00e9 distancia la onda vuelve a repetirse).<\/p>\n\n\n\n De Broglie pens\u00f3 que si la luz se pod\u00eda comportar como una part\u00edcula y tener un impulso asociado a su longitud de onda, los electrones podr\u00edan comportarse como ondas, y tener una longitud de onda asociada a su impulso.<\/p>\n\n\n\n Defini\u00f3 la longitud de onda de De Broglie, \u201cla onda de la part\u00edcula\u201d, como la constante de Planck (un n\u00famero muy peque\u00f1o caracter\u00edstico del mundo at\u00f3mico) dividida por el impulso de la part\u00edcula.<\/p>\n\n\n\n Esta idea no estaba basada en ning\u00fan c\u00e1lculo ni en ninguna evidencia. Era una hip\u00f3tesis que se ten\u00eda que demostrar.<\/p>\n\n\n\n El experimento de la doble rendija es un experimento realizado a principios del siglo XIX por el f\u00edsico ingl\u00e9s Thomas Young, con el objetivo de apoyar la teor\u00eda de que la luz era una onda y rechazar la teor\u00eda de que la luz estaba formada por part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n Young hizo pasar un haz de luz por dos rendijas y vio que sobre una pantalla se produc\u00eda un patr\u00f3n de interferencias, una serie de franjas brillantes y oscuras alternadas.<\/p>\n\n\n\n Este resultado es inexplicable si la luz estuviera formada por part\u00edculas porque deber\u00edan observarse s\u00f3lo dos franjas de luz frente a las rendijas, pero es f\u00e1cilmente interpretable asumiendo que la luz es una onda y que sufre interferencias.<\/p>\n\n\n\n Posteriormente este experimento se ha considerado en la f\u00edsica cu\u00e1ntica para demostrar el comportamiento ondulatorio de las part\u00edculas muy peque\u00f1as, en la escala de los \u00e1tomos. El experimento puede realizarse con electrones, \u00e1tomos o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz. Esto muestra, por tanto, este comportamiento ondulatorio de las part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n Vamos a ver qu\u00e9 ocurre en el experimento de la doble rendija si en lugar de un haz de luz tenemos un haz de electrones.<\/p>\n\n\n\n Estos electrones pueden ser lanzados con cualquier velocidad que deseemos, aceler\u00e1ndolos a trav\u00e9s de una diferencia de potencial el\u00e9ctrico. Como podemos elegir la velocidad de estos electrones y la longitud de De Broglie depende de la velocidad, en realidad estamos eligiendo la longitud de onda de estos electrones.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, la construcci\u00f3n de una doble rendija para el caso de electrones no es nada sencilla. Hasta muchos a\u00f1os despu\u00e9s de haberse propuesto la idea no se pudo llevar a cabo este experimento.<\/p>\n\n\n\n En 1961, Claus J\u00f6nsson aceler\u00f3 un haz de electrones a trav\u00e9s de 50 000 voltios e hizo pasar este haz por una doble rendija con una separaci\u00f3n y anchura muy peque\u00f1as.<\/p>\n\n\n\n Primero se hizo pasar el haz de electrones por una sola rendija y se contaron a una cierta distancia con unos detectores. Los detectores que estaban delante de la rendija contaban muchos m\u00e1s electrones.<\/p>\n\n\n\n Seguidamente se hizo otra rendija, con lo que se vio que aparec\u00edan unos m\u00e1ximos y unos m\u00ednimos de cuentas de electrones seg\u00fan la posici\u00f3n de los detectores.<\/p>\n\n\n\n Es decir, hab\u00eda detectores a la altura de la primera rendija que recib\u00edan menos electrones cuando hab\u00eda dos rendijas que cuando hab\u00eda una.<\/p>\n\n\n\n Lo primero que pensaron es que era por la carga que ten\u00edan los electrones. Al tener carga negativa, estos electrones se podr\u00edan repeler mientras viajaban juntos en el haz. Para comprobarlo lanzaron electrones uno a uno con las dos rendijas abiertas y se obtuvo el mismo resultado, por lo que llegaron a la conclusi\u00f3n de que esos m\u00e1ximos y m\u00ednimos indicaban que los electrones hab\u00edan sufrido una interferencia y, por tanto, ten\u00edan propiedades de ondas.<\/p>\n\n\n\n El patr\u00f3n de interferencias de la doble rendija fotografiado por J\u00f6nsson ten\u00eda semejanza con los patrones de doble rendija obtenidos con fuentes de luz, lo que reafirma la evidencia en favor de la naturaleza ondulatoria de las part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n Al mismo tiempo se hicieron otros experimentos con part\u00edculas que llegaron a la misma conclusi\u00f3n: estas ten\u00edan propiedades de ondas. Esto no era explicable desde el punto de vista de la f\u00edsica cl\u00e1sica, por lo que formar\u00eda parte de una gran rama de f\u00edsica moderna, la f\u00edsica cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n\n\n Hagamos una estimaci\u00f3n de la onda de De Broglie asociada al electr\u00f3n. Si el electr\u00f3n se mueve con una velocidad pr\u00f3xima a la de la luz, por ejemplo 0,6 veces la velocidad de la luz, su longitud de onda asociada es aproximadamente 3 pic\u00f3metros, una longitud de onda muy peque\u00f1a pero medible, dentro del espectro de los rayos X o gamma.<\/p>\n\n\n\n Ahora, calculemos la longitud de onda de De Broglie de un autom\u00f3vil que pesa 1 000 kg y se mueve a una velocidad de 100 metros por segundo. La longitud de onda asociada a este autom\u00f3vil es de 6,6 x 10\u207b\u00b3\u2079 m, que es tan peque\u00f1a que es imposible de medir.<\/p>\n\n\n\n Por tanto, no existe experimento alguno que pueda mostrar la naturaleza ondulatoria de los objetos macrosc\u00f3picos. Solo cuando se penetra dentro del \u00e1tomo para hacer experimentos con las part\u00edculas at\u00f3micas y nucleares es posible observar la longitud de onda de De Broglie, la longitud de onda de las part\u00edculas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Manuel D. Barriga-Carrasco Fuente: The Conversation En la f\u00edsica cl\u00e1sica hay dos mundos bien diferenciados: las ondas (mec\u00e1nicas o electromagn\u00e9ticas) y las part\u00edculas (corp\u00fasculos), ambos muy bien definidos. 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\n\n\n\nEl experimento de la doble rendija para la luz<\/h2>\n\n\n\n
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