carlos escribió:No dudo en absoluto de lo que hayais estudiado, que efectivamente, lo que se enseña en las facultades, es por la constancia ampliamente reconocida de su bondad.
En referente a los estudios normados me gustaría puntualizar ciertos detalles que me tocan muy personalmente. En mi carrera investigadora, que por ahora no es muy dilatada pero que algunos frutos si que está dando, no me caracterizo por aferrarme a cosas bien entendidas o estandares aceptados. Mi principal inquietud es la de cuestionarme todo desde los principios básicos que he entendido por reflexión sobre el contenido teórico y sus estudios experimentales. Este punto me gustaría que quedara muy claro. No me gustaría dar la impresión de estar anquilosado en la física conocida y no saber ver más allá. Sin embargo, es de recibo ser justo con lo que ya se conoce y ser delicado en describir fenómenos no comunes con conceptos aprendidos en un estudio clásico.
Ahora iré comentando punto por punto lo que expones, y espero ser lo suficientemente claro como para que puedas vislumbrar donde está tu error, que es de planteamiento ya que planteas un problema cuántico y lo intentas explicar en base a conceptos clásicos, lo cual es incompatible, y si lo haces deberías responder a las preguntas que formulé en un post anterior.
Voy a detallar el galimatías que tengo preconcebido sobre el experimento Young:
Lo que he entendido, es que un frente de ondas, se dirige a una pantalla con dos rendijas lo suficientemente próximas, para lograr las interferencias.
En la versión clásica estas en lo correcto, pero cuánticamente no existe ningun frente de ondas, solo existe, en este experimento, un único fotón. Se puede trabajar con un único fotón y no entraremos en detalles técnicos, así que asumimos que podemos manejar un único fotón. Por lo tanto, el primer supuesto no es válido, no tenemos frente de ondas alguno.
Cuánticamente el fotón no es una onda ni una partícula, es simplemente un fotón. Entrar a describir que es un fotón de forma inambigua en cuántica implicaría mucho tiempo y mucha profundidad de concepto, maxime que, como ha indicado alshain en alguna ocasión la función de onda no relativista del mismo no se conoce con exactitud, lo que significa que deberíamos entrar de lleno en la electrodinámica cuántica.
Pero lo que tiene que quedar claro es que tenemos un fotón, no una onda o una partícula, tenemos algo que es en esencia cuántico.
Este frente de ondas, (esférico), según la amplitud que de ella llega a las rendijas, dispondrá de una intensidad proporcional a su superficie. En cada rendija, se colará una parte del frente de onda llegado a la pantalla. Precisamente, la que corresponde a la superficie de cada rendija.
Aquí nos encontramos con el mismo problema, un frente de ondas es un concepto clásico, está asociado a la visión de la radiación electromagnética como una onda clásica. Efectivamente el patrón de interferencia dependerá de como se combinen las amplitudes en cada punto, y las rendijas actuarían como focos secundarios produciendo fuentes de ondas coherentes que proporcionarían un patrón de interferencia. Esto no es ningún problema es algo muy bien conocido en la óptica geométrica y electromagnética que son puramente clásicas.
Hasta aquí, ya hemos reducido mucho la intensidad energética de los fotones,
Esto no es correcto, evidentemente en las perspectiva clásica en un frente de ondas esférico la intensidad variará con la distancia al cuadrado al foco emisor. Pero un fotón viene dado por su frecuencia, y esta no cambia. Por lo tanto, eso de la intensidad energética de los fotones no tiene ningun sentido. Es como decir que la luz cambia de color al pasar por la rendija o que conforme te alejas del foco la luz va cambiando de color. Eso evidentemente es falso desde un punto de vista empírico.
pues del frente de onda, que viajaba en los rayos emitidos por un foco, en todas las direcciones espaciales, sólo habíamos considerado al cono formado por un haz de rayos de pequeño ángulo.
La intensidad por tanto, se ha mermado en razón a la inversa de su superficie.
Esta discusión ya viene invalidada por lo anterior, porque además en nuestro sistema solo tenemos un fotón en juego.
De esta disminución (cantidad de fotones ocupantes de la franja considerada), sólo permitimos paso a una cantidad menor aún, por la superficie de la rendija. Pero a pesar de todo, llegan un número considerable, tanto a una como a otra rendija.
Prescindo de si el contenido del frente de onda inicial, era constituido por fotones de la misma , o, mezcla de frecuencias. Porqué a lo que voy es a considerar que por esta rendija, solo puede pasar uno.
Te empeñas en hablar de disminución de fotones cuando hemos de asumir que solo tenemos un foton en juego.
Como ello, por lo que llevais dicho, al igual que en su día alshain, es factible merced a artilugios como el LED de Toshiba, u, otros si los hay, quería saber si un frente de onda constituido por un solo fotón, al llegar a la pantalla, se permitía pasar por las dos rendijas a la vez, para interferirse una vez traspasadas, tanto en constructivo como en destructivo.
Bueno, un fotón no forma frente de ondas alguno. Un fotón es un fotón, no una onda. Ahora bien, no sabemos si pasa por una o por dos rendijas a la vez, simplemente sabemos los siguientes detalles:
a) Si no tenemos ningún medio para saber por cual rendija ha pasado el fotón veremos como, al lanzar fotones de uno en uno, con una separación temporal que impida la conexión causal, es decir, mientras un fotón está en vuelo no se emite ningún otro, veremos en la pantalla del detector un patrón de interferencia. Con esto deducimos que el fotón se comporta como una onda. Pero atención, en el detector vemos como el fotón impacta en un punto determinado, osea que se ha comportado como una partícula en la colisión. De ahí podemos inferir que el fotón sobre la pantalla ha mostardo características de partícula, pero que sin embargo ha interferido ya que ha formado una figura de interferencia sobre el mismo.
b) Ahora ponemos un detector en una de las rendijas. Al lanzar un fotón podremos decidir por cual de las dos ha pasado. Pero lo más sorprendente es que esto hace que el patrón de interferencia no se presente sino que en la pantalla del detector final aparezca una distribución gaussiana característica de un experimento idéntico hecho con partículas. Simplemente has de hacerlo con canicas y una rendija para confirmar este punto. Osea que si obligamos al sistema a decirnos por cual de las dos rendijas ha pasado el fotón, perdemos toda la información ondulatoria y no se forma la interferencia.
Con esto solo ha de quedar claro una cosa, el fotón no es ni onda ni partícula, solo nos responde según lo que le preguntemos con nuestros dispositivos experimentales, este es un hecho de la cuántica. No se puede entender en términos clásicos.
La interferencia de las ondas secundarias a partir de las rendijas, procedentes no de un fotón sino al menos de dos, si, son factibles. Por ello insistía en las garantías de haber experimentado con la certeza de que se cumplía lo del LED, que no se conocía antes de 2005.
Efectivamente, este tipo de experimentos se realizaron mucho antes del LED monofoton de Toshiba, este dispositivo solo vino a simplificar los dispositivos experimentales, pero como ya comente hay formas directas de conseguir un solo fotón en vuelo en este experimento sin el uso del mencionado LED.
Veo perfecto tal experimento para demostrar la dualidad del fotón, pero es a éste preciso experimento, al que no le veo la necesidad de hacerlo interferirse asimismo.
Tal y como tu lo explicas no lo veo tan perfecto, porque tu lo explicas en base a un comportamiento puramente ondulatorio. Y eso es válido para ondas de agua, ondas de sonido, y cualquier otro tipo de onda clásica. Sin embargo, no podrás explicar como es que en la pantalla del detector ves impactos de partículas, que es lo que te preguntaba anteriormente en otro post.
Y efectivamente no hay necesidad de que un fotón interfiera consigo mismo, pero el caso es que lo hace. Aqui esta el punto sorprendente y la riqueza que incoropora la cuántica a la física.
Que es un experimento óptico, de acuerdo. Que lo explico según conceptos clásicos tambien. Pero queda la pregunta, si
¿un fotón puede interferirse consigomismo?.
Y que si la respuesta es afirmativa, ¿porque no se relata cualquier experimento que no presente la ambiguedad de Young, en lugar de aparecer una y otra vez por todas partes?.
Pues en esto no estas acertado, de hecho la comprobación con una rendija de Young, que en realidad era un cristal cuya red cristalina actua como rendijas, no se ha conseguido hasta hace bien poco. De hecho, y para mi es mucho más impactante que todo esto es que era mucho más simple efectuar un experimento de interferometría como el de Michelson-Morley con un unico fotón. Y esto hace posible ver interferencias de un único fotón, sin recurrir al experimento de Young.
En estas transparencias están explicados los pasos a seguir:
people.whitman.edu/~beckmk/QM/inter/AAPT_03.pdf
Continúo en mis trece de que" este "experimento, no demuestra que un mismo fotón pase por dos rendijas a la vez.
Pero si asumimos que tenemos un único fotón tu imagen "óptica" no es adecuada. Y por lo tanto has de responder ¿Por cuál de las dos rendijas pasa el único fotón que tengo en vuelo en el experimento?
Que no se sepa si pasa por una u, otra, también lo acepto y lo encuentro natural y concepto clásico. Pues entre rendija y rendija hay un ínfima distancia, que puede confundir a cualquier borrego.(De los que narro en el Viaje Ondular, no seais mal pensados).
Esto confirma que no tienes planeado despojarte de los vestigios clásicos, y que asumir que el desconocimiento de por cual de las dos rendijas pasa el fotón se suple asumiendo que pasa por las dos. Porque todos los intentos efectuados para incorporar a este problema un parámetro que nos indica que pasa por una o por otra, pero sin saber por cual, lo que vendría siendo una variable oculta, rompen la interferencia. Además de que las variables ocultas están prohibidas experimentalmente en cuántica como confirmo Alain Aspect y otros en su verificación de la violación de las desigualdades de Bell tal y como predecía la mecánica cuántica en contra de las teorías con variables ocultas.
Eso ya es cuestión personal, puedes pensar que pasa por una rendija, que pasa por las dos o que no pasa por ninguna en realidad, es cuestión de interpretación filosófica de la cuántica. Pero el fenómeno se da y la cuántica da buena cuenta del mismo. Puedes recurrir a la interpretación de Copehenage, la de Feynman, la retardada, la antropica, etc. El caso es que el fenómeno se produce con un unico fotón, y no me estoy refiriendo a la doble rendija, me refiero a los experimentos a los que he hecho mención más arriba.
Saludos
