La teoría de cuerdas: la hipótesis de broglie
La hipótesis de De Broglie establece que las partículas de materia también tenían longitudes de onda y pueden comportarse como ondas, al igual que hicieron los fotones. La teoría de cuerdas será más tarde que los dos tipos de partículas de materia y energía - - son manifestaciones de cuerdas vibrantes, pero eso es de unos 50 años en el camino de la época de De Broglie. Se propuso su teoría en 1923.
Aquí se des línea de razonamiento de Broglie para la nueva teoría negrita. En virtud de la relatividad especial, la materia y la energía eran diferentes manifestaciones de la misma cosa. El fotón, una partícula de energía, tenía una longitud de onda asociada con él. Por lo tanto, las partículas de la materia, tales como electrones, también deben tener longitudes de onda. Su tesis doctoral se propuso para calcular cuál debe ser esa longitud de onda (y otras propiedades de onda).
Dos años más tarde, dos físicos estadounidenses demostraron experimento de De Broglie mediante la realización de experimentos que mostraban patrones de interferencia con los electrones, como se muestra en esta figura. (El experimento 1925 no era en realidad un experimento de doble rendija, pero mostró la interferencia con claridad. El experimento de doble rendija con electrones se llevó a cabo en 1961.)
Video: Hipótesis de De Broglie Dualidad onda corpúsculo
Este comportamiento se demostró que los fotones sean cuales sean gobernados ley cuántica también rigen las partículas. La longitud de onda de las partículas tales como el electrón es muy pequeño comparado con el fotón. Para objetos más grandes, la longitud de onda es aún más pequeño aún, rápidamente llegando a ser tan pequeña como para convertirse en imperceptible.
Es por esto que este tipo de comportamiento no se presenta para los objetos de mayor tamaño. Si arrojó pelotas de béisbol a través de las dos rendijas, nunca se daría cuenta de un patrón de interferencia.
Aún así, esto deja abierta la cuestión de lo que estaba causando el comportamiento de las ondas en estas partículas de energía o la materia. La respuesta podría estar en el centro del nuevo campo de la mecánica cuántica.
Puede imaginarse el problema si nos fijamos en la forma en que el experimento se estableció en esta figura. La onda de luz pasa a través ambos rendijas, y por eso las ondas interfieren entre sí. Pero un electrón - o un fotón, para el caso - no poder pasar a través de las dos rendijas al mismo tiempo, si se piensa en ellos la forma en que estamos acostumbrados a pensar en ellos- tiene que escoger una rendija.
Video: Dualidad onda-corpúsculo de De Broglie
En este caso clásico (donde el fotón es un objeto sólido que tiene una cierta posición), no debería haber ninguna interferencia. El haz de electrones debe golpear la pantalla en un punto en general, al igual que si estuviera lanzando pelotas de béisbol a través de un agujero en una pared. (Esta es la razón por la física cuántica desafía nuestra forma de pensar acerca de los objetos clásica y fue considerada tan controvertido en sus primeros años.)
De hecho, si se cierra una de las rendijas, esto es exactamente lo que sucede. Cuando una ranura está cerrada, el patrón de interferencia desaparece - los fotones o electrones se acumulan en una única banda que se extiende desde el punto más brillante en el centro.
Así que los patrones de interferencia no pueden ser explicados por las partículas que rebotan en el lado de las ranuras o cualquier cosa normal como eso. Es un comportamiento realmente extraño que requiere una solución realmente extraña - en la forma de la mecánica cuántica.