Maravillas de la luz, en Dominicos

En este post hablaré de dos características muy especiales de la luz:

1) ¿Es la luz una onda o está hecha de partículas? 

La respuesta es sorprendente, ya que es ambas cosas a la vez: en algunos experimentos se comportará como una onda, y en otros experimentos se comportara como un haz de partículas. 

                                         ¿¿¿¿¿?????  

Lo sé, parece imposible...pero es así. En la primera parte del vídeo haremos un experimento en el cual  la luz demostrará comportarse como  una onda, porque produce lo que se llama una "figura de difracción" que sólo es explicable con ondas ¡como bien saben los alumnos de Física de 2º Bachillerato del Xavierre!

2) Principio de incertidumbre de Heisemberg


Es uno de los principios fundamentales de la Física Cuántica (que explica el funcionamiento del mundo de lo muy pequeño, como los átomos, electrones, luz...) , y dice algo absolutamente fuera de nuestra intuición...intentaré poner un ejemplo para que se entienda: Supongamos que tenemos una bola de billar y la metemos en el triángulo que tiente la mesa, ese que sirve para ordenar las bolas antes de empezar la partida. Pues bien, si la bola de billar se comportara como los átomos del sorprendente mundo cuántico, empezaría a moverse a unos 4 metros por segundo. Y si el triángulo fuera más pequeño, más rápido se movería. Parece absurdo, ¿no? ¿cómo puede saber una bola de billar que la metemos en un triángulo para moverse? ¿y por qué cuanto más pequeño es el triángulo, más corre la bola de billar?
Pues bien, afortunadamente las cosas no van a sí en el mundo de las cosas grandes....pero sí en el mundo cuántico de las cosas pequeñas. En clase de Física enseño cada año que un electrón se mueve, por el mero  hecho de "meterlo" en una caja que llamamos átomo, ¡a 100000 Kilómetros por segundo!
Este principio de incertidumbre parece imposible de aceptar...pero en el colegio este año no solo lo hemos explicado...¡sino que lo hemos demostrado con un experimento! la verdad que disfruté montándolo, viéndolo y especialmente compartiéndolo con mis chicos. No creo que haya mucha gente que haya visto algo así, y menos en un cole. ¡a disfrutarlo!

¿podemos estar en dos sitios a la vez...? ¿... y podría un gato estar vivo y muerto a la vez?

En principio parece una pregunta un tanto absurda: ¡por supuesto  que no! ¡nada puede estar en 2 sitios a la vez! sin embargo, según la Física Cuántica, un objeto está simultáneamente en varios sitios a la vez, y sólo define su posición concreta cuando lo observamos.  ¿y qué tiene que ver que lo observemos o no? ¿no es absurdo? pues parece que no, porque por increíble o raro que parezca, este hecho se cumple y se ha comprobado ya en partículas de pequeño tamaño, como por ejemplo los electrones (véase por ejemplo el experimento de la doble rendija, del cual ya he hablado en otra entrada del blog). Así, un electrón está  en muchos sitios a la vez hasta el momento en que lo observamos (!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!) De hecho, esta característica tan peculiar no es exclusiva de la posición de un objeto, sino en general de cualquier magnitud que podamos medir.  Es lo que en el Mundo Cuántico se conoce como "Principio de Superposición de Estados", que lleva a cosas muy curiosas como por ejemplo a "La paradoja del gato de Schrödinger",  que consiste en lo siguiente: Se encierra un gato en una caja con una poción venenosa que tiene un 50% de posibilidades de romperse y por tanto de ser bebida por el gato y morir. Así, el gato puede estar vivo y puede estar muerto. Pero la física cuántica va definitivamente más allá, y predice que el gato está vivo y muerto a la vez, y solamente se definirá por una de las 2 opciones cuando observemos dentro de la caja. ¡Así de simple y así de complicado! 

Física cuántica: experimento de la doble rendija

Hemos visto en clase de 2º de Bachillerato que  la luz (y también cualquier tipo de materia)   se comporta dualmente.  Esto quiere decir que,  por extraño que parezca,  unas veces  la luz se comporta como si estuviera compuesta de  partículas  y otras veces se comporta como una  onda:  entramos en el poco intuitivo, sorprendente y maravilloso  mundo de la Física Cuántica, el Reino de lo Muy Pequeño.

Uno de los experimentos clave de esta rama de la Física es el experimento de la doble rendija (double-slit experiment). Lo mejor que he visto nunca para entenderlo  es el siguiente vídeo  que he encontrado en youtube. La descripción del fenómeno que nos proporciona  el "Dr. Quantum" es realmente buena... aunque creo que es posible que no haya NADIE  en todo nuestro planeta que pueda explicar hoy por hoy cómo ocurre semejante hecho, o que es realmente lo que pasa. Increíble.

Heisenberg tenía razón

Según la Física Cuántica, no es posible conocer al mismo tiempo la posición y la velocidad de un objeto con una certeza absoluta: cuanto más sé de la posición, más imprecisa es la velocidad y cuanto más conozco la velocidad menos sé de la posición del objeto. Así, un electrón se mueve dentro del núcleo atómico al cual pertenece  a una velocidad cercana a 1/3 de la velocidad de la luz, simplemente por el hecho de estar dentro de un átomo de un tamaño medio de 0,0000000001 m. Como véis, nada es lo que parece ser. Si eso ocurriera así en nuestro mundo de objetos de gran tamaño, sería como si una  bola de billar empezara a moverse por el mero hecho de ponerla  dentro del triángulo que se usa para posicionar las bolas...increíble pero cierto!