Observar el comportamiento del electrón implica alterarlo

Natalia García Rello »

El físico alemán Werner Heisenberg enunció el conocido principio de incertidumbre o indeterminación, que establece la imposibilidad de conocer con precisión la posición y la cantidad de movimiento de un electrón en un instante determinado. En términos de física clásica esto parece extraño, ya que normalmente en el mundo macroscópico podríamos conocer estas variables con la precisión que quisiésemos, pero en el mundo de la física cuántica las cosas funcionan de otra manera.

Y es que el electrón es una partícula cuyo comportamiento es difícil de entender. Para tratar de acercarnos a su comprensión es útil considerar la naturaleza de la luz, que se considera un fenómeno dual onda-corpúsculo porque en ciertos experimentos se comporta como una partícula, con el efecto fotoeléctrico, y en otros como una onda, como cuando se forma un patrón de interferencias cuando se hace pasara por dos rendijas, patrón que igualmente forman otras ondas como las olas. Usaré para ilustrarlo imágenes del vídeo de cabecera, el del Dr. Quantum, muy conocido en Internet.   

Pues bien, este experimento de la doble rendija se hizo también con el electrón y el resultado fue parecido al de la luz, lo que demostró que el electrón no es una onda ni una partícula, sino que se comporta como una mezcla de ambas. Concretamente, los científicos observaron que al atravesar un flujo de electrones una doble rendija se mostraba en una pantalla colocada detrás un patrón de interferencias al que en un principio le dieron esta explicación: los electrones, al traspasar la doble rendija, interferían unos con otros y así se formaba aquel patrón bandeado.

Más sorprendente resultó que lanzando no un flujo de electrones sino un electrón cada vez, pero muchos, acaba formándose igualmente un patrón de interferencias. Ahora bien, si se coloca un instrumento de medida para poder visualizar de alguna manera el comportamiento del electrón, ya no se forma el patrón de interferencias, sino las dos bandas esperables. Es como si el electrón hubiera “elegido”, al estar siendo observado, mostrar su “modo partícula” y comportarse como tal.

¿Qué se deduce de todo esto?

Primero, que las variables dinámicas que por medio de la física clásica se explicarían con la precisión que se quisiera, en la física cuántica las modifica el propio proceso de medida. Por eso, se hace imposible conocer magnitudes como posición y momento lineal al mismo tiempo, ya que, para observar al electrón, hay que utilizar fotones de luz que interfieren con los electrones objeto de estudio.

Por ello, un concepto importante a tener en cuenta que la naturaleza tiene un límite que la física clásica no puede traspasar.

Referencia: https://youtu.be/Tq-AFNJBCW0