El experimento de la doble rendija

El experimento de la doble rendija se ha hecho dos veces en la historia de la física, con un siglo largo entre ambas, y las dos veces cambió lo que se creía saber. La primera vez demostró que la luz es una onda. La segunda demostró que las ondas, y la luz, y los electrones, y los átomos, se comportan de un modo que no cabe en ninguna imagen anterior, y Richard Feynman lo llamó, sin exagerar, el único misterio de la mecánica cuántica.

En 1800 la luz era, por autoridad de Newton, un chorro de corpúsculos. Thomas Young, médico londinense de 27 años que había aprendido a leer a los dos y que después ayudaría a descifrar la piedra de Rosetta, pensaba que era una onda, como el sonido, y buscaba un experimento que un corpúsculo no pudiera explicar. Lo encontró en una propiedad que tienen todas las ondas y ningún proyectil: dos ondas pueden anularse. Donde la cresta de una coincide con el valle de otra, no hay nada; dos sonidos pueden hacer silencio, dos olas pueden hacer agua plana. Dos balas nunca hacen ausencia de bala. Si dos haces de luz podían producir oscuridad, la luz era una onda.

Lo consiguió en 1803 con un montaje de una modestia que aún sorprende: un agujero de alfiler en una contraventana por el que entraba un haz estrecho de sol, y una tira de cartulina de poco más de un milímetro de ancho puesta de canto en el haz, de modo que la luz pasara por los dos lados. En la pared de enfrente aparecían bandas de luz y sombra alternadas, y si tapaba uno de los dos lados de la tarjeta las bandas desaparecían: con la mitad de la luz, la pared se iluminaba más en los puntos oscuros. Las franjas eran la interferencia de las dos ondas, y de su separación Young calculó la longitud de onda de la luz, unas cinco diezmilésimas de milímetro para el color medio, un valor que sigue siendo correcto. En sus lecciones de 1807 lo presentó ya con la imagen de dos rendijas y la lámina de las ondas cruzadas que las ha ilustrado desde entonces.

A Young lo recibieron con burla. Henry Brougham, en la Edinburgh Review, calificó su teoría de «despreciable» y sin «ni el más mínimo rastro de ingenio». Inglaterra no iba a abandonar a Newton por un médico, y la onda sólo se impuso cuando Fresnel, en Francia, le dio en 1818 la matemática completa, y Poisson, que quería refutarlo, dedujo que entonces debía verse un punto brillante en el centro de la sombra de un disco: Arago lo buscó y estaba. Durante el siglo siguiente la luz fue una onda sin discusión, y Maxwell dijo de qué: del campo electromagnético.

El problema volvió por el otro lado. En 1905 Einstein explicó el efecto fotoeléctrico suponiendo que la luz se absorbe en paquetes, los fotones, y en los años veinte De Broglie propuso, y Davisson y Germer comprobaron, que los electrones, partículas sin duda, también se difractan. Entonces la pregunta era inevitable: ¿qué pasa en la doble rendija si se envía una partícula cada vez? Con fotones lo intentó Geoffrey Taylor en 1909 con una llama de gas tras una placa casi opaca y exposiciones de tres meses; con electrones lo hizo Claus Jönsson en 1961 y lo filmó, de manera definitiva, el grupo de Akira Tonomura en 1989. El resultado es el que Feynman había descrito como experimento mental: cada electrón llega a la pantalla como un punto, en un lugar, como una partícula; pero los puntos, acumulados de uno en uno a lo largo de minutos, dibujan las franjas de Young. Cada electrón interfiere consigo mismo, como si pasara por las dos rendijas a la vez. Y si se pone un detector para saber por cuál pasa, las franjas desaparecen y quedan dos manchas, como de balas.

No hay imagen que lo haga cómodo, y eso es lo que la física aprendió a aceptar: la mecánica cuántica no describe por dónde va el electrón sino la probabilidad de encontrarlo, y esa probabilidad es la que se comporta como onda. Con moléculas de cientos de átomos se han visto las mismas franjas. El montaje de Young, un agujero y una tarjeta, resultó ser la pregunta más duradera que se le ha hecho a la naturaleza; el método científico tiene pocos ejemplos tan limpios de un mismo experimento que primero cierra un debate y luego abre otro mayor.