blogak

Zientziaren labirintoan kokatuz

Ez bat ez beste, biak batera!!

Aspaldi xamar erabat alboratuta neukan zientziaren paradoxen atal hau, baina sarrera honetan era horretako beste paradoxa batekin natorkizue: argia zer da, uhina ala partikula? XX mendearen hasieran fisikarien artean eztabaida haundia eragin zuen gaia izan zen, ordurarte bi izaera horiek elkarren erabat baztertzaileak izan baitziren. Hau da, fenomeno edo objektu batek ezin zezakeen aldi berean uhin eta partikula gisa jokatu.

Azken batean, gure eguneroko bizitzan ere bateraezintasun horrek begi bistakoa dirudi. Esate baterako, olatu bat uretan hedatzen den uhina da, eta pilota bat partikula edo korpuskulua da. Izaera bakar hori aski da beraiekin erlazionaturiko gertaera guztiak azaltzeko. Argiaren izaerak ordea, zer pentsatu haundia eragin zien ordura arteko fisikariei. Newtonek adibidez, argia norabide guztietan lerro zuzenak marraztuz hedatzen ziren partikula txikiz osaturik zegoela uste zuen. Maxwellen elektromagnetismoaren legeekin aldiz, argiaren uhin izaerak indarra hartu zuen. Funtsean, partikula izaerak argiaren islapena, ingurune batetik bestera igarotzean gertatzen den argi izpien desbideratzea edo errefrakzioa, eta argiaren eta atomoen arteko elkarrekintza bezalako fenomenoei bide ematen die. Aldiz, uhin izaeraren bitartez interferentzia eta difrakzioa bezalako kontzeptuak erraz uler daitezke.

Argiaren partikula izaera nahasgarria izan liteke fisika kontuetan oso sartua ez dagoen jendearentzat. Izan ere, egunerokotasunean partikula hitzak duen esanahia kontuan hartzen badugu, izaera honek ezinbestean masa bat edukitzea dakarrela dirudi. Esate baterako, pilota bat partikula bat da, bere ingurutik bereizten duen izaera bat eta masa bereizgarri bat duen heinean. Argiak ordea, ez du masarik, eta hala ere, partikulez osatua dagoela esan daiteke (edo hori uste zuen Newtonek). Izan ere, partikula batek, masa izan ala ez, energia kantitate bat dauka. Alegia, argia partikulez osaturik dagoela esaten dugunean, bere energia pakete txikietan banaturik doala esan nahi du. Hala, argia osatzen duten partikulek, fotoiek, ez daukate masarik, baina energia bat bai. Beraz, argiak energia modu ez jarrai batean igortzen du. Uhinen kasuan baina, energia modu jarraian hedatzen dela esan daiteke, ez baitu inolako partikula edo energia paketerik inplikatzen.

Uhin eta partikula izaeraren arteko desberdintasuna azalduta, argiaren izaerari hel diezaiokegu berriro. Azken helmugara iritsi aurreko azken pausoa Albert Einsteinek eman zuen XX mendearen hasieran. Berak ikertu zuen efektu fotoelektrikoaren arabera, argia partikulaz osaturik zegoen. Fenomeno honetan, metal batek erradiazio elektromagnetiko bat jasotzen duenean, bere fotoien energia (uhinaren uhin luzera) behar bestekoa baldin bada, banda eroaleko elektroi batzuk askatzen ditu. Funtsean, argia osatzen duten partikula edo fotoiek, elektroi horiekin talka egiten dutenean, hauek beren energia jasotzen dute metaletik irtenez. Hala, elkarrekintza hau elektroi baten eta fotoi baten artekoa da. Fotoiak aski energiarik ez badu edo argiaren uhin luzera haundiegia baldin bada, ez da ezer gertatzen, eta fotoiak behar adina energia baldin badauka, efektu fotoelektrikoa igarriko da. Are gehiago, argiaren intentsitatea haunditu ahala, fotoi gehiago izango dira, eta metaletik salto egiten duten elektroi kopurua ere haundiagoa izango da. Azalpen honegatik eman zioten Einsteini fisikako Nobel saria.

Hortaz, une hartan bi izaerak beharrezkoak ziren argiarekin erlazionaturiko fenomenoak ulertzeko. Islapena, errefrakzioa eta efektu fotoelektrikoa izaera korpuskularra aintzat hartuta arrazoitu zitezkeen, eta difrakzioa eta interferentzia bezalako fenomenoak argia uhin gisa ulertuz soilik azal zitezkeen.

Zirrikitu batetik pasatzean argiak sortzen nuen difrakzioa

Aurrekoa hobeto ulertzeko, difrakzioa zer den gogora ekartzea komeni da. Argia bere uhin luzeraren antzeko zirrikitu batetik pasatzean gertatzen da. Puntu horrek, argi foku primario gisa jokatzen du, argia norabide guztietan igorriz. Hala, elkarrengandik gertu dauden bi zirrikitu txiki argi foku berarekin irradiatzen baldin baditugu, beste aldean bi argi fokuren arteko interferentzia patroi bat lortuko dugu. Bertan, bi zirrikituetatik datorren argia erabat deusezten den nodoak eta gehienezko intentsitatea duten eremuak igarriko dira.

Zirrikitu bikoitz batetik pasatzean sortzen den difrakzioan, angeluaren araberako argiaren intentsitatearen irudikapena

Aipatu bezala, aurreko mendearen hasieran bi izaera hauek erabat bateraezinak ziren. Arazo honen irtenbidea de Broglieren uhin-partikula bikoiztasunaren teoriak ekarri zuen. XX mende hasierako fisikari honek, bere tesian adierazi zuenez, edozein partikulak uhin bat dauka berari uztartua. Era berean, edozein uhinek ere, partikulak ditu berari lotuta. Hala, egoeraren edo igarritako fenomenoaren arabera, bi horietako izaera bat nabarmenduko da. Materiaren kasuan, partikularen masa haunditu ahala, dagokion uhin luzera xikiagoa izango da.

Zentzu horretan, elektroien kasua aipagarria da. Izan ere, elektroi batek, behar beste azeleratzen bada, X izpien antzeko uhin luzera izan dezake berari uztartua. Bitxiena ordea, elektroiek bi zirrikituetatik pasatzean sortzen duten interferentzia da. Izan ere, banaka igorrita ere, nanometro gutxi batzuetako zirrikitu batetik pasatzean, elektroiak uhin baten moduan difraktatzen dira. Hemen garrantzitsua da elektroiak banaka igortzen direla azpimarratzea, bestela igarritako difrakzioa banaketa estatistiko baten ondorio zuzena izan baitzitekeen.

Eta partikula batek berari uztarturiko uhin bat daraman bezela, uhin batek ere berari uztarturiko partikula sorta bat dauka. Hain zuzen ere, hau da argiaren izaera bikoitz hori bideragarri egiten duena. Alegia, argiak partikula eta uhin izaera dauka, eta egoeraren edo fenomenoaren arabera, bietako bat nabarmentzen da.

Baina gorago aipatu bezela, uhin partikula bikoiztasun hau elektroietatik eta argitik harago doan zerbait da. Izan ere, gorputz makroskopiko batek ere, teorian behintzat uhin bat darama berari uztartuta. Kasu honetan ordea, gorputzaren masa askoz ere haundiagoa izanik, dagokion uhin luzera askoz ere txikiagoa da, eta honek, gorputz hori uhin moduan jokatzen ikustea ezinezko egiten du. Funtsean, hori da blog honetan bikoiztasun hori zientziaren paradoxa gisa sailkatzearen arrazoia. Gure eguneroko bizitzan bi izaera hauek bateraezinak badirudite ere, fisikak aztertzen dituen atomo mailako tamainetan, erabat bateragarriak dira. Bateragarri eta beharrezkoak.

Ba hau da kontatzeko neukan guztia. Egia esan, uste baino luzeago Joan zait. Ea hurrengo batean zeozer arinagoarekin itzultzen naizen!

Izan ARGIAko bazkide: astekariko harpidedun edo argia.eusen laguntzaile

jatorrizkoa ikusi

2013-2019
Blogetan! Blog izarren bila

AZKUE FUNDAZIOA
Agoitz plaza 1, 48015 Bilbo, Bizkaia
Tel. 94 402 80 81 - Faxa. 94 405 24 07