LAS MOLÉCULAS SE INTERFIEREN por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

El científico, Nobel en Física en 1965 y extraordinario divulgador, Richard Feynman dejó caer: “Creo que puedo decir, con toda seguridad, que nadie entiende la física cuántica”. Ciertamente, este enunciado es un indicador de las dificultades de comprensión que nos plantea el mundo a escala molecular. Al tiempo que las aplicaciones de la Cuántica, desde los transistores al Láser, han supuesto una innegable revolución de alcance en nuestro modo y forma de vida, a nivel conceptual ponen en tela de juicio todo cuanto conocemos y contradicen lo que observamos habitualmente. Así ocurre cuando nos dice la Mecánica cuántica que una molécula es a la vez, partícula y onda y que son éstas, dos caras de una misma moneda. Nos parecerá sorprendente que de la misma forma que le ocurre a la luz, cuando atraviesa una rendija, que provoca la difracción de aquélla, si en lugar de luz, se trata de un haz de moléculas, acontezca lo mismo.

Recientemente Aoiz y Zare, han observado en una reacción de intercambio de hidrógeno en la que se hacían chocar átomos de hidrógeno con moléculas de deuterio y con un láser se controlaba la energía y el estado químico en el que tiene lugar la reacción, así como la energía de los productos y la dirección en la que se dispersan una vez producidos, comprobando que lo hacían en unas direcciones muy concretas y se detectó un perfil oscilante de las intensidades que describían una interferencia, como si se tratara de ondas. No se pudo simular el resultado utilizando las leyes de la Mecánica Clásica de Newton y solamente la simulación cuántica pudo reproducir las oscilaciones. Se identificaron varios mecanismos de reacción de naturaleza clásica y aislándolos (tratándolos teóricamente) se pudieron desactivar sucesivamente, observando que, al final, desaparecían las oscilaciones. Es decir, que las oscilaciones observadas eran consecuencia de las interferencias entre los mecanismos alternativos de reacción. La propia reacción química se comportaba como un interferómetro a escala molecular. Alguna similitud había con el famoso experimento de Young o de la doble rendija, que permitió establecer el carácter ondulatorio de la materia y que sigue siendo uno de los experimentos más bellos jamás realizados, como suelen opinar hasta los propios físicos, cuando cada cierto tiempo se vuelven a hacer clasificaciones y por votación se eligen los 10 experimentos más bellos de la Física o cosas por el estilo. El patrón de difracción oscilatorio de las partículas se obtenía cuando se dejaba pasar a las partículas por las dos rendijas, porque cuando se tapaba una de ellas y se les obligaba a pasar solamente por la otra, desaparecían las interferencias. Ahora bien, cuando se disminuía el número de moléculas en el chorro que alcanzaba las rendijas y se llegaba a reducir a tan sólo una partícula, con las dos rendijas abiertas, se formaba el patrón de interferencia. Una sóla pasaba por ambas. ¡Esto ya es contraintuitivo !  Pero es. Quien lo ponga en duda, tendrá que demostrar lo contrario. Hasta ahora nadie pudo lograrlo. Así lo evidenciaron Donati, Missiroli y Pozzi, G (1973) en An Experiment on Electron Interference. American Journal of Physics, lanzando electrones, no teniendo nunca más de uno en vuelo. Es decir, los electrones forman un patrón de interferencia (ondas) y colisionan con la pantalla en puntos localizados (partículas). Naturalmente que: 1) Solo hay un electrón en vuelo en cada impacto en la pantalla. Se puede suponer que ha pasado por una de las dos rendijas. 2) Sin embargo, se ha comportado como una onda, así que estamos obligados a pensar que ha pasado por las dos rendijas a la vez. 3) Mientras que se desarrolla el experimento no podemos determinar la trayectoria que sigue un electrón dado. La Mecánica Cuántica nos evidencia que, si pretendemos conocer la rendija por la cual pasa el electrón u observar la trayectoria, desaparece el patrón de interferencia. Es como si la Naturaleza se negara a decidirse por el comportamiento como onda o como partícula. Si queremos identificar las propiedades de las partículas submicroscópicas, el precio a pagar es que perdemos las características de onda. Roger Bachet y col. publicaron en  2013  en New J. Phys. un audaz procedimiento para observar el experimento en tiempo real y encontró lo esperado. Sigue…