Aclaración sobre la dualidad onda-partícula

El hecho de que la primera imagen tenga una distribución aleatoria muestra que cada electrón interfiere consigo mismo y golpea un punto en la pantalla que estaría dictado por la función de probabilidad.

Lo que a) nos dice es que un solo electrón fue disparado en dos rendijas y fue desviado a un punto en ángulo desde una proyección recta de las rendijas. Lo mismo ocurriría si se arrojara una bola de billar a dos rendijas de tamaños análogos al diámetro de la bola.

b) yc) nos dice que el tirador siguió golpeando principalmente los bordes.

Es d) que muestra un claro patrón de interferencia en una distribución que responde a la pregunta "¿cuál es la probabilidad si tiro electrones contra una doble rendija de dimensiones apropiadas que golpee (x,y) en la pantalla".

La conclusión es que un electrón no se comporta como una bola de billar, es decir, según la mecánica clásica, no tiene el comportamiento de una bola de billar clásica cuando se dispersa.

Este comportamiento se describe con precisión mediante soluciones de la ecuación mecánica cuántica con el problema de frontera "dispersión de electrones por dos rendijas". El cuadrado de estas soluciones, llamadas funciones de onda, nos da la distribución de probabilidad.

La declaración "cada electrón interfiere consigo mismo" es engañosa/confusa en cuanto al comportamiento de la materia en las dimensiones donde prevalece la mecánica cuántica (es decir, acorde con h_bar). "La función de onda que describe al electrón tiene términos de interferencia que pasan el límite de las dos rendijas" es más correcto. No es una onda de masa, ni una onda de energía.

El hecho de que la primera imagen tenga una distribución aleatoria muestra que cada electrón interfiere consigo mismo y golpea un punto en la pantalla que estaría dictado por la función de probabilidad.

Sí.

El patrón de interferencia es el resultado de la misma interferencia de muchos electrones y es una propiedad estadística de muchos electrones.

Algo así como. Cada impacto de electrones obedece (técnicamente, muestras) a la distribución de probabilidad, que contiene la interferencia. Necesita muchos aciertos para que la distribución de probabilidad se haga evidente, pero decir que la interferencia es exclusivamente un fenómeno estadístico es un poco polémico.

Además, ¿significa esto que el electrón viaja como una onda, pero obviamente debe golpear como una partícula ya que golpea un punto bien definido en la pantalla?

Sí. Existe una disparidad en la evolución de los sistemas cuánticos: ondulatorios, continuos y lineales ("unitarios") cuando se dejan 'por sí mismos' y discretos, como partículas, discontinuos, no lineales, cuando se 'medin'. El estado actual de las cosas no es realmente satisfactorio, ya que no existe una regla inequívoca que diga qué situaciones son 'sistemas en sí mismos' y qué situaciones son 'medidas', por lo que aún queda mucho por entender aquí. El problema general se conoce como el problema de la medición y, si bien ha habido un progreso impresionante recientemente, todavía estamos lejos de una comprensión satisfactoria de estos asuntos.

Solo quería confirmar si tengo la comprensión correcta. El hecho de que la primera imagen tenga una distribución aleatoria muestra que cada electrón interfiere consigo mismo y golpea un punto en la pantalla que estaría dictado por la función de probabilidad.

Más o menos. No es del todo aleatorio, y yo diría que está dictado por la naturaleza de los electrones, que se modela mediante una función de probabilidad. Pero sí, me parece que lo tienes.

El patrón de interferencia es el resultado de la misma interferencia de muchos electrones y es una propiedad estadística de muchos electrones.

Como anteriormente. Tal vez podría decir que el patrón de interferencia está ahí como resultado de que cada electrón interfiere consigo mismo, y que solo ve surgir el patrón cuando envía muchos electrones uno tras otro.

Además, ¿significa esto que el electrón viaja como una onda, pero obviamente debe golpear como una partícula ya que golpea un punto bien definido en la pantalla?

Sí. Ese es el quid de la cuestión. Puede ver algo similar en la transformada óptica de Fourier, consulte la página web de Steven Lehar :

La onda de electrones atraviesa ambas rendijas, pero cuando se detecta en la pantalla se convierte en un punto. Luego, si intenta detectar el electrón en una de las rendijas, se convierte en un punto y pasa solo por esa rendija, por lo que el patrón de interferencia desaparece. No necesitas multiversos de muchos mundos para explicar el experimento de la doble rendija.

De la teoría de las ondas de luz sabemos que para un experimento similar se produce un patrón de interferencia cuando los cuantos de luz interactúan con el sistema. Ahora, con los electrones, existe una "onda" única para ese experimento en particular que guía a esos electrones que golpean la pantalla. Inicialmente, los electrones deben tener la misma velocidad y dirección para que surja ese patrón claro .

Podemos asociar esa "ola"$\psi$con cualquier electrón en un sentido abstracto, y al igual que con la luz tenemos$|\psi|^2$que representa la intensidad de los golpes en la pantalla (distribución de probabilidad). Entonces, para cada electrón hay una onda que depende del sistema (por ejemplo, experimento de doble rendija, átomo de hidrógeno, ...)