L'esperimento a doppia fenditura è uno degli esperimenti più noti nella storia della fisica. Proposto per la prima volta dal fisico del 19 ° secolo Thomas Young, questo esperimento è deliziosamente semplice nella sua configurazione, ma ingannevolmente complesso in ciò che ci dice del mondo.
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Mentre la luce può comportarsi come una particella, l'esperimento a doppia fenditura è stato originariamente utilizzato da Young per dimostrare che anche la luce può comportarsi come un'onda. Se hai bisogno di un aggiornamento dell'esperimento, puoi vedere una versione qui:
Altre versioni dell'esperimento a doppia fenditura che utilizzava elettroni, o anche molecole chimiche più grandi, hanno mostrato che anche questi oggetti meno effimeri possono creare schemi di interferenza ondulati.
Non è stato fino all'inizio del XX secolo che i fisici che lavoravano all'allora nuovo campo della meccanica quantistica arrivarono alla spiegazione ancora valida fino ad oggi: la dualità onda-particella. La teoria sostiene che, in alcuni sensi, la luce, gli elettroni e altre piccole cose possono comportarsi sia come un'onda che come una particella. Per quasi cento anni i principi della fisica quantistica stabiliti da alcuni dei più grandi nomi della fisica - Einstein, Bohr, Planck e altri - sono stati usati per spiegare i bizzarri risultati degli esperimenti di Young e altri esperimenti simili. Tuttavia, persistere in background è stata un'altra spiegazione di come funziona il mondo e, secondo la rivista Quanta, recenti ricerche di laboratorio stanno portando alcuni fisici a dare una seconda occhiata ai fondamenti della fisica quantistica.
Secondo le nozioni moderne di fisica quantistica, alle scale più piccole - nel regno di elettroni, fotoni e quark - il mondo non è ovvio, diretto e deterministico. Piuttosto, il mondo è una delle probabilità. Gli elettroni sembrano esistere in una nuvola di possibilità, abitando un'area ma senza uno spazio particolare. Non è finché non guardi che questa aura di probabilità collassa e l'elettrone abita in un luogo particolare.
Per alcune persone, un'interpretazione così probabilistica del mondo è semplicemente snervante. Per altri, tuttavia, l'interpretazione probabilistica sembra superflua dal punto di vista scientifico. Potrebbe esserci un altro modo per spiegare lo strano comportamento visto nell'esperimento a doppia fenditura che non si trasforma nella strana probabilità probabilistica della meccanica quantistica, dice Quanta Magazine .
Conosciuta come "teoria delle onde pilota", questa linea di pensiero afferma che, piuttosto che gli elettroni e altre cose essendo sia quasi particelle che quasi onde, l'elettrone è una particella discreta che viene trasportata da un'onda separata. Di cosa è fatta questa onda nessuno lo sa. Ma recenti ricerche sperimentali mostrano che, in laboratorio, le particelle trasportate dalle onde mostreranno molti degli stessi strani comportamenti che si pensava fossero esclusivi del dominio della meccanica quantistica (come visto nel video sopra).
Non essere in grado di spiegare cos'è l'onda è un problema, ma lo è anche la casualità intrinseca della moderna fisica quantistica.
Il vantaggio della teoria delle onde pilota è che, se si risolve, consentirebbe ai fisici di spiegare cose che accadono anche alle dimensioni più piccole con le stesse regole che si applicano agli oggetti più grandi. Questo non è il caso della meccanica quantistica, in cui diversi set di regole sembrano valere per oggetti piccoli e per quelli più grandi.
La teoria delle onde pilota è stata lanciata per la prima volta all'inizio del 20 ° secolo quando le idee della fisica quantistica erano ancora state stabilite, ma non ha mai preso piede. Per molto tempo l'idea è svanita dalla moda, ma i nuovi esperimenti, afferma Quanta Magazine, significano che la teoria delle onde pilota sta tornando, almeno in alcuni ambienti.
Video: i ricercatori del MIT Daniel Harris e John Bush mostrano come una sfera di petrolio può essere fatta per comportarsi in modo molto simile a un elettrone.
