El patrón de Airy y la "dualidad onda-corpúsculo".

Tomemos una lámpara de escritorio normal, unas cuantas piezas de cartulina con agujeros de tamaños decrecientes, y algún tipo de pantalla de proyección, como una pared blanca. Si pones la cartulina entre la lámpara y la pared, veremos una mancha brillante donde la luz pasa a través del agujero de la cartulina. Si ahora reemplazamos la cartulina con piezas que contengan agujeros más y más pequeños, las manchas de luz también disminuirán de tamaño. Pero una vez que estemos por debajo de un cierto tamaño, el patrón sobre la pared cambia desde un pequeño punto a una serie de anillos concéntricos oscuros y claros, más bien como una diana de tiro con arco. Este es el "patrón de Airy", el signo característico de una onda que se ve forzada a pasar por un agujero.

En sí mismo, esto no tiene nada de sorprendente. Después de todo, sabemos que la luz es una onda, por lo que debe mostrar un comportamiento ondulatorio.

Pero consideremos ahora lo que sucede si cambiamos un poco la configuración del experimento. En lugar de una lámpara, se utiliza un dispositivo que dispara electrones, como el que había en los televisores antiguos, y en lugar de una pared, utilizamos una placa de cristal recubierta con fósforo que se ilumina cuando la golpea un electrón. De esta manera, podemos usar esta pantalla para realizar un seguimiento de los sitios donde chocan los electrones. Los resultados son similares: con agujeros lo suficientemente pequeños da lugar al disco de Airy.

Esto tiene ahora una pinta peculiar: los electrones son partículas localizadas en puntos exactos y no se puede dividir; sin embargo, se comportan como ondas que pueden marchar a través del espacio, son divisibles, y se fusionan entre sí cuando se encuentran.

Tal vez no sea tan extraño después de todo. El agua se compone de moléculas, sin embargo, se comporta como una onda. El patrón de Airy sólo puede surgir cuando bastantes partículas se unen, ya sean moléculas de agua o electrones.

Una variante simple de los experimentos demuestra que esto no puede ser correcto. Supongamos que reducimos la salida de la pistola de electrones a una partícula cada minuto. El patrón de Airy se ha ido, y todo lo que vemos es un pequeño destello cada minuto. Dejamos que esta configuración funcione por un tiempo, grabando cada pequeño destello que se produce. A continuación, mapeamos la ubicación de todos los miles de flashes.

Sorprendentemente, no terminan con una disposición aleatoria de puntos, sino en un nuevo patrón de Airy. Este resultado es extremadamente raro. Ningún electrón individual puede saber dónde van a golpear todos los electrones anteriores y posteriores, así que no pueden comunicarse entre sí para crear el patrón de ojo de buey. Más bien, cada electrón tiene que haber viajado como una onda a través del agujero para producir ese patrón característico, después regresa como partícula para producir el punto de la pantalla. Esto, por supuesto, se trata de la famosa dualidad onda-partícula de la mecánica cuántica.