¿La luz es una onda o una partícula?

Los haces de luz a menudo se describen como si tuvieran longitudes de onda, pero también se los describe como compuestos de partículas llamadas fotones. La luz es única en el sentido de que puede describirse como una onda y una partícula. Sin embargo, por razones que aún se desconocen, nunca se puede observar la luz como una onda y una partícula al mismo tiempo. Solo puedes verlo como uno u otro. ¿Cómo es exactamente la luz tanto onda como partícula?

El experimento de la doble rendija

Los físicos debatieron durante años si la luz era una partícula o una onda. Isaac Newton había argumentado que la luz estaba compuesta de partículas, pero otros científicos destacados de la época argumentaron que la luz era una onda. En 1801, el físico Thomas Young realizó el experimento de la doble rendija para determinar si la luz era o no una partícula o una onda. El experimento de la doble rendija es uno de los experimentos más famosos en la historia de la ciencia y llevó a la mayoría de los científicos a concluir que la luz era una onda.

El experimento de la doble rendija es bastante simple. Young había instalado un panel que contenía dos rendijas y colocó un detector detrás de las rendijas. Luego brilló un haz de luz a través de la doble rendija. Si la luz fuera de hecho una onda, el haz de luz que pasa a través de la doble rendija produciría un patrón llamado interferencia de onda. Un patrón de interferencia de onda es el resultado del hecho de que las ondas tienen crestas y valles. El patrón en sí parece tener líneas que separan las barras de luz. Las barras de luz son las crestas de la ola, mientras que las líneas más oscuras son los valles. Cuando Thomas Young realizó el experimento de la doble rendija en 1801, un haz de luz produjo un patrón de interferencia de ondas y los físicos concluyeron en gran medida que la luz era una onda y no una partícula.

partículas y ondas

Visualización del efecto fotoeléctrico, con fotones impactando y desplazando electrones

Aunque la mayoría de los científicos habían llegado a la conclusión de que la luz era una onda y no una partícula después del experimento de la doble rendija, la historia aún no había terminado. A principios del siglo XX, nuestra comprensión del universo experimentó uno de los mayores cambios de la historia debido al descubrimiento de la mecánica cuántica. Se abrió un área completamente nueva de la física y nuevas teorías comenzaron a revisar la idea de que la luz está compuesta de partículas.

En 1905, Alberta Einstein propuso el efecto fotoeléctrico. Básicamente, este modelo explicaba cómo los rayos de luz podían desplazar electrones individuales en los objetos. Por ejemplo, cuando un haz de luz golpea una superficie, la energía de esa luz puede expulsar electrones de la superficie y emitirlos. Sin embargo, si la luz fuera de hecho una onda, esto simplemente no podría ocurrir. Más bien, Einstein descubrió que las partículas individuales de luz, a las que más tarde llamó fotones, debían estar impactando electrones y desplazándolos. Einstein descubrió que la luz se comportaba como una onda y una partícula al mismo tiempo. Este descubrimiento se conoció como dualidad onda-partícula.

¿Se ha visto la luz como ambas cosas?

La dualidad onda-partícula de la luz es una de las cosas más extrañas de nuestro universo. Aunque la luz se ha visto como partícula y onda, nunca se ha visto como ambas al mismo tiempo. Cada experimento ideado para probar y ver ambos ha dado como resultado uno u otro. No importa cuánto lo intenten los científicos, la luz simplemente cambiará su comportamiento de onda o partícula dependiendo del experimento. Por qué este es el caso sigue siendo uno de los mayores misterios de la física moderna.