Esperimento della doppia fenditura

📜 Contesto storico

Alla fine del XVIII secolo era in corso un dibattito: la luce è fatta di particelle (Newton) o di onde (Huygens)? Nel 1801, il fisico inglese Thomas Young concepì un esperimento semplice ma geniale per risolvere la questione.

👨‍🔬 L’autore

Thomas Young (1773–1829), medico e fisico inglese, noto per i suoi contributi in ottica, fisiologia e linguistica. Con questo esperimento diede una prova decisiva a favore della teoria ondulatoria della luce.

🧪 In cosa consiste

1. Se prendiamo un pannello con due fenditure verticali e vi spariamo contro la materia (esempio delle palline) vediamo che le palline che usciranno dalle fentiture e andranno a sbattere contro un pannello posto dietro (le fenditure) lasceranno l'impronta di due bande verticali e parallele (corrispondenti appunto alle due fenditure). Se invece facciamo passare dalle stesse fenditure un liquido (che ha movimenti ondulatori) produrranno sulla parete dietro il pannello delle fenditure, varie bande verticali parallele, (e non più delle strisce veritcali, come per le palline). Se invece delle palline o del liquido, facciamo passare unaa sorgente luminosa monocromatica avviene una cosa strana: se mettiamo un pannello con una sola fenditura, la luce si comporta come le palline. Se mettiamo un pannello con due fenditure, invece la lucesi comporta come le onde del liquido, ovvero più bande sulla parete.
2. Dapprima i fisici pensarono che la luce, attraversate le due fenditure, sbatteva di nuovo contro la parete, ripassando daalle fenditure e riuscendo di nuovo, e tutto questo andirivieni generava l'effetto come le onde. Così, fecero l'esperimento con un solo elettrone. Ma il risultato fu ancora più sbalorditivo
3. Venne lanciato un solo elettrone: quando passava su una fenditura, si comportava da particella, e quando passava su due fenditure tornava a formare le molteplici interverenze ondulatorie sulla parete.
4. Per creare quelle interverenze, l'elettrove doveva passare contemporaneamente tra le due fenditure, come fa un onda, ma come era possibile visto che l'eletrone era inizialmente sparato come singola particella?
5. Per capire meglio da quale fenditura e come passasse l'eletrone, i fisici misero una telecamera sulla fenditura. Ma quì accadde un risultato sorprendente!
6. Quando l'eletrone veniva sottoposto ad osservazione (con videocamera) tornava a comportarsi da particella anche nella doppia fenditura. (nella parete opposta, apparivano due bande verticali, in corrispondenza delle fenditure, come per le palline).
7. Questo dimostra che la luce non è solo corpuscolare, ma ha proprietà ondulatorie. L'elettrone, una volta sottoposto ad osservazione e misurazione, sembrava divenire cosciente di essere osservato e scegliere da quale fenditura passare. Questa è la più grande e rivoluzionaria conclusione che divenne uno dei capiscaldi della fisica quantistica: L'osservatore fa collassare la funzione d'onda, semplicemente con l'osservazione. Quindi l'osservatore influenza la realtà. Tradutto in altri termini: non si può osservare il mondo subatomico senza condizionarlo. Secondo il principio quantistico, nel momento in cui si osservano delle onde, l'atto di osservare ' reso possibile solo ed esclusivamente dalla luce che "rimbalzando" sulla materia viene captata dagli occhi, permettendo appunto l'osservazione da parte di un soggetto esterno. E quando una particella subatomica viene colpita dalla luce, può cambiare posizione e comportamento, quindi, l'osservazione e la luce che la permette, determinano un condizionamento sulla materia

🔬 Evoluzioni successive

Nel XX secolo l’esperimento fu ripetuto con elettroni, neutroni e perfino molecole: anche la materia mostra interferenza, rivelando il dualismo onda-particella. Richard Feynman lo definì “l’esperimento che contiene l’unico vero mistero della meccanica quantistica”.

✨ Significato

È una pietra miliare della fisica: mostra che la realtà microscopica non segue le regole intuitive della fisica classica. Ha aperto la strada alla meccanica quantistica, cambiando radicalmente la nostra comprensione di luce e materia.

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