Los fotones son pequeños pedazos de luz que viajan a la velocidad de la luz. En inglés común, usamos la palabra “luz” para significar luz visible. Sin embargo, los físicos entienden por “luz” cualquier tipo de energía electromagnética. Cada tipo de energía electromagnética está hecha de fotones de diferentes tipos: ondas de radio (transmisiones de radio y televisión), microondas, luz visible, luz ultravioleta (UV), rayos X, etc.
Se puede pensar en los fotones en pequeñas partículas que fluyen juntas en líneas rectas como cuando irradian del sol. Sin embargo, estas corrientes de luz, los rayos del sol, también pueden considerarse ondas. Las corrientes de fotones pueden actuar como partículas en algunas situaciones y ondas en otras.
¿Cómo saben los científicos que a veces los fotones viajan como ondas? De la misma manera saben que el agua viaja como olas. Si arrojas dos piedras en un estanque, cada una creará círculo tras círculo de ondas. Las ondas de las dos piedras se fusionarán para crear un patrón de arcos de intersección. Los científicos llaman a este patrón un “patrón de interferencia”. Si usa Google “patrón de interferencia”, puede ver muchas fotos y dibujos. El patrón de interferencia es un signo revelador de una ola. Cuando los científicos ven este patrón, saben que están viendo las huellas de las olas.
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En experimentos, los científicos pueden disparar fotones desde una “pistola de partículas” en una placa detectora, por ejemplo, una placa fotográfica. En ciertos tipos de tales experimentos, los fotones dejan las mismas marcas que las ondas en un estanque: un patrón de interferencia, el signo revelador de una ola. Cada fotón llega a la placa como una partícula de luz, pero colectivamente todos los fotones crean el patrón de interferencia. Es como si hubiera una “onda guía” que dirige el aterrizaje de cada partícula para que juntas formen el patrón de interferencia. Incluso cuando se dispara un fotón uno a la vez desde el arma, en este tipo de experimentos, se formará el patrón de interferencia.
Si bien he mencionado una “ola guía”, esa es solo una explicación y no una generalmente aceptada, de lo que está sucediendo.
Además, cuando los científicos calculan el camino que toma una corriente de fotones, el cálculo les dice que en este tipo de experimentos los fotones actúan como una onda.
Los fotones crean el patrón de interferencia de onda solo cuando no pueden medir la ruta exacta de los fotones. Es como si los fotones “supieran” que en algunos experimentos los científicos no pueden medir la ruta exacta del fotón y en otros experimentos, los científicos sí pueden. I. Si los científicos NO PUEDEN medir la ruta exacta de los fotones, mostrarán colectivamente un patrón de interferencia de onda en la placa. Si los científicos PUEDEN medir la ruta exacta, los fotones llegarán a la placa fotográfica sin mostrar ningún patrón de interferencia de onda, no están actuando como ondas.
Hay varias escuelas de pensamiento diferentes entre los físicos sobre lo que realmente está sucediendo con los fotones: por qué se comportan como lo hacen. La mayoría de los físicos dicen fácilmente que encuentran extraño el comportamiento de los fotones. Los fotones no solo actúan de esta forma extraña, también lo hacen otras partículas que forman átomos, como los electrones y los quarks.
