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La elección secreta de un fotón: ¿puede realmente determinarse su comportamiento sólo después de la configuración experimental?
Las profundidades de la física cuántica a menudo desafían nuestra comprensión básica de la realidad, como lo ejemplifican los experimentos de elección retardada de John Archibald Wheeler en 1978 y 1984. Estos experimentos mentales resaltan una idea central de la teoría cuántica, que sugiere que a los fotones no se les debe dar ninguna sustancia concreta durante su vuelo desde su punto de entrada hasta sus momentos finales.
Estos experimentos cerraron una laguna en el tradicional experimento de doble rendija, mostrando que el comportamiento cuántico depende de la configuración experimental.
El concepto de elección retrasada altera nuestra comprensión de la causalidad, en particular cuando se trata de cómo un fotón de luz "decide" viajar como partícula o onda. Los primeros investigadores afirmaron que los fotones parecían "detectar" el aparato experimental por el que pasaban y ajustar su comportamiento en consecuencia.
El concepto de Wheeler sobre el experimento de elección retardada
El experimento de elección retardada de Wheeler demostró que el modelo de propagación no podía explicar consistentemente la teoría cuántica. En este experimento, los fotones tienen dos caminos iguales desde la fuente hasta el detector. La clave de este experimento es que la elección entre los dos caminos se retrasa hasta justo antes de la prueba.El objetivo es garantizar que cualquier partícula u onda que viaje a través de un sistema cuántico haya cruzado dos caminos distintos antes de elegir una forma de proceder en un experimento.
O desde la perspectiva de un "interferómetro cósmico", Wheeler imaginó un cuásar a miles de millones de años luz de distancia curvando e interfiriendo la luz a través de una galaxia masiva. A medida que los fotones viajan en dirección a la Tierra, tienen que "decidir" rodear esta galaxia masiva como partículas o como ondas, tomando ambos caminos a la vez.
Versión del experimento en el universo
Cuando estos fotones lleguen a la Tierra, las observaciones astronómicas verán la imagen de dos cuásares separados por el efecto de lente gravitacional. Algunos investigadores señalan que si un fotón se emite como partícula, debería ser detectable sólo con un telescopio. La elección de los fotones parece haber sido fijada hace cientos de millones de años. Sin embargo, los investigadores han comenzado a desafiar esta configuración dirigiendo la salida de dos telescopios a un divisor de haz.
Wheeler llevó su pensamiento aún más lejos y empezó a preguntarse si todo esto significaba que el comportamiento de los fotones era rastreable y autoseleccionado. En otras palabras, cuando los astrónomos colocan o retiran un divisor de haz en un momento dado, esos fotones de hace millones de años podrían tomar decisiones diferentes de manera retroactiva, lo que ha capturado la imaginación de la gente.Los resultados de las observaciones de este sistema fueron sorprendentes: una salida mostró una fuerte interferencia, mientras que la otra era casi nula, lo que indica que los fotones experimentaron efectos cuánticos de autocancelación en el proceso.
Discusión y reflexión sobre el experimento de la doble rendija
La idea de elección retrasada también se puede encontrar en el clásico experimento de doble rendija. Si se configura en función del comportamiento de los fotones, ¿cómo pasaría la luz a través de las rendijas dobles de forma diferente según el equipo de detección? ¿Esta pregunta confunde a muchos científicos? El experimento de la doble rendija revela la dualidad onda-partícula y nos lleva a pensar: ¿cómo un fotón se convierte en onda o partícula en el momento de la “decisión”?
Los resultados predecibles del experimento no se vieron afectados independientemente de cuándo se insertó o retiró la pantalla de detección, lo que pone en entredicho nuestra comprensión fundamental de los fenómenos cuánticos.
En este desafío, los científicos también comenzaron a explorar la interpretación de Bohm, que establece que los fotones o electrones siguen las leyes de la física clásica y están influenciados por el potencial cuántico sobre esta base. Esta teoría proporciona una perspectiva diferente sobre la conexión entre el comportamiento cuántico y la historia, pero la visión también enfrenta el desafío de ser inconsistente con la relatividad.
Experimentos y pensamientos futuros
Los investigadores que están avanzando hacia el diseño de experimentos de elección retardada basados en efectos cuánticos finalmente han revelado la estructura profunda de la dualidad onda-partícula. Estas exploraciones experimentales no sólo amplían nuestra comprensión del mundo cuántico, sino que también impulsan a repensar el papel de los observadores. A medida que avanzan los últimos experimentos de elección retardada, sus límites con la física clásica se vuelven cada vez más difusos y presentan nuevos fenómenos de coexistencia onda-partícula.
A medida que avanzan los experimentos, la comunidad científica se acerca a una pregunta clave: ¿el comportamiento de los fotones está realmente determinado por nuestras elecciones? ¿Quizás, en un nivel más profundo, todo esto sea simplemente parte del complejo funcionamiento de la naturaleza?
