Caricatura de Jorge Cham, "Daniel y Jorge explican el universo"

La luz no es solo una brillante mancha de sol en el alféizar de la ventana. También es una metáfora de la iluminación y la exploración, un poco paradójico para un fenómeno que, incluso después de miles de años de investigaciones y experimentos interminables, los científicos aún no pueden explicarlo.

En el episodio "¿Es la luz una partícula o una onda?" los conductores del podcast "Daniel y Jorge explican el universo" discuten si la luz es una partícula o una onda ... o algo completamente diferente. Alerta de spoiler:la luz no lo es, como el coanfitrión y dibujante en línea Jorge Cham propone alegremente, "pequeños cachorros".

Tus ojos te dicen mucho sobre el comportamiento de la luz. Viaja muy rápido (alrededor de 186, 000 millas por segundo o 300, 000 kilómetros por segundo) y atraviesa el espacio en líneas rectas como un láser. Pero también rebota, refleja y refracta, y cuando interactúa con el medio adecuado, como la lente de una cámara, puede curvarse. Usamos términos como longitud de onda y fotones para describir sus movimientos, pero ninguno de ellos abarca realmente los extraños meandros de la luz.

En tiempos antiguos, los griegos utilizaron preguntas filosóficas para abordar la amplia gama de comportamientos de la luz. Quizás, se preguntaron la luz es en realidad pequeños trozos de material que rebotan de un lado a otro. En el siglo XVII, El filósofo francés René Descartes se convenció de que la luz era esencialmente una onda, uno que se movía a través de una sustancia misteriosa llamada plenum. Isaac Newton pensó que la luz era una partícula, pero no sabía cómo explicar muchas de sus propiedades, como la forma en que se refracta y se divide en un prisma.

"Esto es en el día en que los estudios empíricos de la ciencia no eran la forma principal de responder preguntas, "dice el coanfitrión del podcast Daniel Whiteson, un físico que pasó un tiempo trabajando en el Gran Colisionador de Hadrones. A la gente se le ocurrían ideas sobre cómo funcionaban las cosas, "... y luego discutir sobre ellos."

En nuestras investigaciones de la luz, nuestros anfitriones señalan, es importante recordar algunos conceptos básicos de la ciencia. Las ondas no son una cosa ni una sustancia son propiedad de una cosa, comprimir y estirar un medio en particular, como una ola del océano ondeando sobre la superficie de una laguna. Puedes ver las olas con tus ojos y sentirlas con tu cuerpo.

Partículas por otra parte, no son tan fáciles de definir. A algunas personas les gusta pensar en las partículas como fragmentos de materia, fragmentos que se desglosan en sus unidades más pequeñas y básicas. Agua, por ejemplo, Son innumerables partículas ... partículas que se ven afectadas por las ondas.

Y qué, luego, es luz? ¿Es su propio tipo especial de partícula? un fotón? ¿O es la luz realmente solo una onda que fluye a través de otro medio? ¿Hay algo espeluznante? sustancia desconocida que nos rodea y que simplemente no percibimos ni entendemos?

Whiteson destaca un famoso experimento de doble rendija del siglo XIX, en el que los investigadores emitieron luz a través de dos rendijas y observaron la forma en que la luz incidía en una pantalla detrás de las rendijas. Lo que vieron fue que las corrientes de luz se afectaban entre sí, como dos manos salpicando agua en el mismo fregadero, como si fueran olas interfiriendo entre sí.

En el siglo 20, los científicos comenzaron sus exploraciones pioneras en partículas como neutrones y electrones. El famoso físico Albert Einstein se preguntó qué pasaría si emitiera luz un fotón a la vez en el experimento de doble rendija. Lo que los científicos vieron los dejó estupefactos, porque los fotones individuales se comportaron con el mismo patrón de interferencia que se produjo con los haces de luz a gran escala que fluían a través de ambas rendijas. introduciendo elementos de la mecánica cuántica que elevan las propiedades de la luz a reinos que todavía no entendemos realmente.

Por último, dicen nuestros anfitriones, puedes llamar a la luz tanto una partícula como una onda, y estarías en lo correcto en algún nivel. Pero en cuanto a explicar completamente cómo funciona la luz, todavía estamos trabajando en ello.

Eso es interesante

El comportamiento de las partículas de la luz se vuelve más evidente dependiendo de dónde lo esté observando. En el vacío del espacio cremalleras ligeras a lo largo de más de 186, 000 millas por segundo (300, 000 kilómetros por segundo). Pero apunte un rayo de luz a un trozo de materia muy denso, digamos, un diamante, y se ralentiza a "solo" alrededor de 77, 000 millas por segundo (124, 000 kilómetros por segundo).