Dualidad Onda-Partícula

¿Qué es la mecánica cuántica? 

Es la parte de la física que estudia el mundo a escala de los átomos y sus partículas subatómicas, los átomos son las estructuras de las que están compuestas todas las cosas y son tan pequeños que no los podemos ver a simple vista.

En 1924 el físico francés Louis de Broglie propuso que, bajo ciertas condiciones experimentales, la luz podía comportarse como una partícula y además poseer características de onda. La hipótesis de De Broglie fue verificada observando la difracción de electrones y hubo dos experimentos importantes que pasaron a la histórica,

La difracción: es un fenómeno característico de las ondas que se presenta cuando una onda es desviada por un obstáculo como una pantalla con una pequeña abertura.

La difracción de electrones: es una técnica utilizada para estudiar la materia, haciendo que un haz de electrones incida sobre una superficie observando un patrón de interferencia, estos realizan el comportamiento corpuscular y ondulatorio que tiene los electrones es decir un comportamiento dual de onda- partícula.

PRIMER EXPERIMENTO

Los físicos estadounidenses Clinton Joseph Davinsson y Lester Harbert Gemer 1927 dispersaron un haz de electrones de 54V a chocar con un cristal de níquel, como resultado, en la placa se observó que los electrones eran difractados por la red cristalina. Las ondas difractadas interfieren entre sí en algún punto generando una cierta distribución de intensidad, con esto el patrón de difracción se clasifica en dos: de anillos y de puntos, esto es lo que nos permite ver el movimiento ondulatorio de la partícula de manera microscópica. Así Davisson y Germer ganaron el premio nobel de física en el año de 1927.

SEGUNDO EXPERIMENTO

En 1928 Joseph John Thomson también difractó electrones a través de una delgada lámina de oro confirmando la hipótesis de De Broglie y el comportamiento ondulatorio de los electrones, además de un patrón que posee cierta similitud con los patrones de difracción producidos por los haces de luz que atraviesan hojas finas de materiales

La dualidad onda-partícula nos dice que la luz y la materia pueden, a la vez, poseer propiedades de partícula y propiedades ondulatorias. Einstein se percató de que la luz se comporta como una corriente de partículas (fotones). Sin embargo, a partir del trabajo de Maxwell sobre el electromagnetismo que la luz también se comporta como una onda.

De acuerdo con la física clásica existen diferencias entre onda y partícula.

Una partícula: ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.

Una onda: se extiende en el espacio caracterizándose por tener una velocidad definida y masa nula.

En cambio, en la física cuántica no hay diferencia entre onda y partícula porque las partículas se comportan como la luz a veces son partículas y otras ondas. Únicamente las partículas se encuentran a escalas atómicas o menores y se les considera partículas cuánticas ya que solo a estas escalas podemos percibir el comportamiento ondulatorio de las mismas.