Interferencia de Young con electrones individuales en colisiones de

Interferencia de Young con electrones individuales en colisiones de ionización y
autoionización
R. O. Barrachina1, J-Y. Chesnel2, F. Frémont2, Anas Hajaji2, S. Suárez1, M. Žitnik3
1
Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro, 8400 S. C. de Bariloche, Río Negro, Argentina.
2
CIMAP, Université de Caen, 6 bd du Mal Juin, F-14050 Caen Cedex Francia
3
J. Stefan Institute, Jamova 39, PO Box 3000, SI 1000 Ljubljana, Eslovenia.
Hacia fines de 1801, Thomas Young propuso una idea revolucionaria: que los colores
que se suelen observar en láminas delgadas pueden ser explicados muy sencillamente a
partir de la interferencia de dos ondulaciones coincidentes…”. Para ejemplificarla,
imaginó las ondas producidas por dos piedras cayendo simultáneamente sobre un
estanque de agua. En 1803 describió un experimento con un haz de luz pasando a ambos
lados de una tarjeta; y finalmente, en 1807, llevó a cabo su famosa demostración de las
dos ranuras. Este experimento sería repetido un siglo más tarde por G. I. Taylor con una
fuente de muy baja intensidad demostrando, según lo expresado por Dirac en 1930, que
cada fotón interfiere consigo mismo.
No fue sino hasta 1961 que Jönsson intentó realizar por primera vez dicho experimento
con electrones en lugar de luz [1], pero con una fuente demasiado intensa. Este
inconveniente fue subsanado algunos años después por Merli et al. [2] y Tonomura et
al. [3]. Sin embargo, ya en 1986, Grangier et al. [4] habían afirmado que no bastaría con
reducir la intensidad de la fuente para asegurar la difícil condición de partícula única.
Posiblemente desconociendo esta dificultad, o inclusive sin saber de la existencia o no
de los experimentos mencionados, los físicos consultados en una encuesta [5] realizada
en 2002 opinaron mayoritariamente que la famosa demostración de las dos ranuras con
electrones individuales era el más hermoso experimento de la Física. Esta opinión
estuvo posiblemente influenciada por la discusión de esta demostración realizada por
Feynman en sus "Lectures" de 1963 [6], donde, sin embargo, el mismo Feynman
advertía al lector que no debía intentar realizarla, ya que sólo se trataba de un
experimento “pensado”.
A pesar de esta autorizada opinión, en 2004 propusimos una versión a escala atómica de
dicho experimento [7]. En esta charla describiremos esta iniciativa teórica y dos
propuestas experimentales independientes [8]. Finalmente, mostraremos como las otras
versiones de 1801 y 1803 también tienen sus equivalentes con electrones individuales
en procesos de ionización y autoionización.
Referencias:
[1] C. Jönsson, Z. Phys. 161, 454 (1961).
[2] P. G. Merli, G. F. Missiroli and G. Pozzi, Am. J. Phys. 44, 306 (1976).
[3] A. Tonomura et al., Am. J. Phys. 57 117 (1989).
[4] P. Grangier, G. Roger and A. Aspect, Europhys. Lett. 1, 173 (1986).
[5] R. P. Crease, Phys. World, 19 (September 2002)
[6] R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, The Feynman Lecture on Physics 3, Reading:
Addison-Wesley (1963).
[7] R. O. Barrachina and M. Zitnik: J. Phys. B 37, 3847 (2004).
[8] J.-Y. Chesnel, et al.: Phys. Rev. Lett. 98, 100403 (2007); F. Frémont et al., Nucl. Instr. Meth.
B, aceptado (2008).