Superposición cuántica para niños
La superposición cuántica es una idea muy interesante de la mecánica cuántica, que estudia el mundo de lo muy, muy pequeño, como los electrones o los átomos. Imagina que un objeto diminuto puede estar en varios lugares o tener varias características al mismo tiempo. Esto es la superposición cuántica. Solo cuando lo observamos o medimos, el objeto "elige" una de esas posibilidades.
Contenido
¿Qué es la Superposición Cuántica?
La superposición cuántica es un principio fundamental en la mecánica cuántica. Nos dice que una partícula subatómica, como un electrón, puede existir en todos sus posibles estados o configuraciones al mismo tiempo. Piensa en ello como si una moneda estuviera girando en el aire: no es cara ni cruz hasta que cae y la vemos.
Cuando medimos o miramos esta partícula, su estado "se decide" y solo vemos una de las posibilidades. Es como si la moneda que giraba finalmente cayera y mostrara solo una cara.
¿Cómo funciona la Superposición Cuántica?
En el mundo cuántico, las propiedades de una partícula (como su posición o su energía) pueden tener varios valores a la vez. Esto se llama superposición. Cuando hacemos una medición, la partícula "colapsa" en uno de esos valores posibles.
Por ejemplo, si una partícula puede estar en el punto A o en el punto B, en superposición está en ambos a la vez. Pero si la medimos, la encontraremos solo en A o solo en B. Después de la medición, la partícula permanecerá en el estado que medimos.
El Gato de Schrödinger: Un Ejemplo Famoso
En 1935, un científico llamado Erwin Schrödinger imaginó un experimento para mostrar lo extraño de la superposición cuántica. Pensó en un gato dentro de una caja con un veneno que podría liberarse o no, dependiendo de un evento cuántico.
Según la superposición, el evento cuántico estaría en dos estados a la vez (ocurrió y no ocurrió). Esto significaría que el gato, dentro de la caja, estaría vivo y muerto al mismo tiempo. Solo al abrir la caja y observar, el gato estaría definitivamente vivo o muerto. Este experimento nos ayuda a entender que la superposición es un concepto que se aplica a cosas muy pequeñas, no a objetos grandes como gatos.
La Superposición en Acción: El Experimento de la Doble Rendija
La superposición cuántica explica fenómenos que podemos observar directamente. Uno de los más famosos es el experimento de la doble rendija. En este experimento, si lanzamos electrones (partículas muy pequeñas) hacia una pantalla con dos pequeños agujeros (rendijas), los electrones se comportan como ondas.
Esto significa que un solo electrón parece pasar por ambas rendijas al mismo tiempo, creando un patrón de interferencia en la pantalla de atrás, como si fueran olas de agua. Si los observamos para ver por qué rendija pasan, entonces se comportan como partículas y solo pasan por una.
¿Por qué no vemos la Superposición en objetos grandes?
Es natural preguntarse por qué los objetos grandes que vemos todos los días no parecen estar en varios lugares a la vez. La superposición cuántica es un fenómeno que se observa principalmente en el mundo de las partículas muy pequeñas. Los objetos grandes están formados por muchísimas partículas, y la interacción con el entorno hace que la superposición sea muy difícil de mantener.
¿Qué es el Principio de Incertidumbre?
La superposición también está relacionada con el principio de incertidumbre de Heisenberg. Este principio dice que no podemos conocer con total precisión dos propiedades de una partícula al mismo tiempo. Por ejemplo, si sabemos exactamente dónde está una partícula, no podemos saber con exactitud su velocidad, y viceversa.
Un estado que tiene un valor muy definido para una propiedad (como la posición) es una superposición de muchos estados para la otra propiedad (como la velocidad). Esto significa que la superposición es clave para entender por qué hay límites en lo que podemos saber sobre el mundo cuántico.
Véase también
En inglés: Quantum mechanics Facts for Kids
