O gato de Schrödinger

sch1

Este experimento imaxinario supón unha famosa paradoxa da mecánica cuántica. Nela, unha substancia radiactiva que emitirá radiación con un 50% de probabilidade, provocará e non provocará a morte dun gato encerrado nunha caixa. Soamente saberemos se morreu ou non cando abramos a caixa. Mentres non o fagamos, haberá unha superposición dos dous estados, igualmente probables.

schrodinger_1

Aí radica a paradoxa. Mentres que na descrición clásica do sistema o gato estará ou vivo ou morto antes de que abramos a caixa e comprobemos o seu estado, na mecánica cuántica o sistema atópase nunha superposición dos estados posibles (gato vivo e morto ao mesmo tempo) ata que intervén o observador. O paso dunha superposición de estados a un estado definido prodúcese como consecuencia do proceso de medida (cando abrimos a caixa), e non pode predecirse o estado final do sistema: soamente a probabilidade de obter cada resultado. Aínda que este comportamento resulta absurdo a nivel macroscópico, as evidencias demostran que a nivel cuántico sí sucede. Por exemplo, cos electróns (ver o artigo “A natureza ondulatoria do electrón“).

Esta superposición de estados impide a determinación da traxectoria concreta do electrón. Podemos falar dunha zona de probabilidade, e o electrón dunha determinada enerxía pode existir simultáneamente en calquera punto desa zona. Son os orbitáis atómicos.

A natureza ondulatoria do electrón

O experimento de Davisson e Germer (1927) levou aos científicos a cambiar a súa concepción sobre a natureza do electrón. Obtívose experimentalmente a confirmación de que os electróns non só se comportan como partículas, senon tamén como ondas. Neste vídeo tedes unha explicación sinxela deste experimento.

A natureza ondulatoria dos electróns e o principio de incerteza de Heisemberg levaron a Schrödinger a describir ao electrón a través dunha función de onda cuxa solución conduce aos orbitais atómicos que coñecedes. Así mellorouse o modelo atómico de Bohr, quen defendía o concepto de órbita definida.

Aquí tedes outra explicación sobre o experimento de difracción. Leva ao Principio de Superposición (unha partícula cuántica pode atoparse ao mesmo tempo en diferentes estados, e só podemos falar da probabilidade de que se atope nalgún deles), e ao Principio da Medida (no momento en que pretendemos observar o comportamento desta partícula, é cando adopta un determinado estado: