Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 28 de Junio, 2015, 13:25

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Quedó pendiente el tema de explicar cómo se puede detectar un solo fotón. Hubo un tiempo en que los fenómenos de la física cuántica, como la interferencia de partículas actuando como ondas, se pensó que era de naturaleza estadística, fruto de la interacción entre muchas partículas (en el caso que estamos tratando, la luz, esas partículas serían los fotones, pero no quiero adelantarme mucho). Pero luego se vió que aún la interferencia (un fenómeno de ondas) aún se producía con una sola partícula. No tengo los detalles históricos, ya alrededor del 30 de siglo pasado se sabía esto. Desconozco cuándo se comprobó experimentalmente por primera vez, pero ahora paso a describir una forma de detectar fotones "de a uno".

Para eso, se apela a un fotomultiplicador, toma la imagen de la Wikipedia:

Un fotón llega al fotocátodo de la izquierda, un material preparado para emitir electrones al recibir fotones con cierta energía, debido al efecto fotoeléctrico. El electrón liberado es arrastrado por el campo existente hacia el ánodo del extreme derecho, ganando energía cinética. Puede alcanzar el primer elemento llamado dinodo, que entonces libera más electrones. Estos electrones se siguen acelerando, pudiendo alcanzar el segundo dinodo, y liberando entonces más electrones. El proceso se repite, de tal forma que al ánodo de la derecha llega una cataracta de electrones, fácilmente detectables.

Todo esto depende de muchas variables, como la energía del fotón incidente, y la sensibilidad del fotocátodo y los dinodos. Pero el instrumento se puede calibrar, para que la catarata resultante sea proporcional a la cantidad de fotones incidentes. Cuando SOLO UN FOTON incide en un tiempo determinado, se lo sabe por la intensidad de la corriente de electrones que llegan al ánodo. Lo importante para nosotros: en los experimentos, sólo se registre o cero catarata, o una catarata proporcional a UN FOTON, nunca una media catarata o un cuarto de catarata.

Esa es la evidencia experimental que nos permite afirmar cosas sobre un sólo fotón. En experimentos más complicados, se colocan varios fotomultiplicadores, distribuidos espacialmente para detectar los fotones que surgen de algún experimento, y cuando esos fotones "salen de a uno", sólo un fotomultiplicador a lo sumo lo detecta, nunca se detecta "medio fotón acá" y "medio fotón allá".

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
http://www.ajlopez.com
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Por ajlopez, en: Ciencia