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| Montaje del experimento en el laboratorio de óptica, con el cristal semiconductor que contiene las dos rendijas en el centro. Crédito: Universidad de Leiden |
El viejo experimento de 1801 que cambió para siempre la física vuelve a sorprendernos, pero esta vez a través de un protagonista inesperado: el sonido. Un equipo de físicos en Leiden logró reproducir por primera vez el célebre experimento de la doble rendija usando ondas acústicas en lugar de luz, un logro que abre posibilidades para tecnologías modernas como los dispositivos 5G y el emergente campo de la acústica cuántica. La investigación fue publicada en Optics Letters.
Según el doctorando Thomas Steenbergen, los resultados confirman que las ondas sonoras pueden comportarse como la luz, pero con matices propios. “Vimos que el sonido en ciertos materiales se mueve igual que la luz, aunque también presenta diferencias claras. Con nuestro modelo matemático podemos explicar y predecir ese comportamiento”, afirma.
El experimento original de Thomas Young demostró hace más de dos siglos que la luz puede actuar como partícula y como onda. Al atravesar dos rendijas muy estrechas, los haces se reforzaban o se anulaban, formando un patrón de franjas claras y oscuras. Con el tiempo, ese mismo experimento se replicó con electrones, neutrones e incluso con moléculas enormes como los buckyballs. Lo que el equipo de Leiden decidió hacer fue llevar esa prueba clásica al terreno del sonido.
Steenbergen y el investigador Löffler querían comprender cómo se comporta el sonido en una escala diminuta, y la doble rendija era el escenario ideal. El proyecto se desarrolló a partir del trabajo iniciado por el estudiante de física Krystian Czerniak, utilizando ondas acústicas en el rango de los gigahercios, capaces de vibrar mil millones de veces por segundo, muy por encima del límite auditivo humano.
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| Resultados de la medición, con un primer plano de la zona alrededor de las dos rendijas de la izquierda. Se observa un claro patrón de interferencia. Crédito: Universidad de Leiden |
Para dirigir estas ondas, los investigadores usaron una pequeña pieza de arseniuro de galio, un semiconductor común en dispositivos electrónicos. Fue allí donde Matthijs Rog, del grupo de investigación de Kaveh Lahabi, talló dos micro-hendiduras mediante un haz de iones. Cada detalle debía ser extremadamente preciso.
“Medimos el sonido con un escáner óptico ultrafino capaz de registrar vibraciones en cualquier punto, incluso dentro y frente a las rendijas”, explica Steenbergen. El dispositivo detecta variaciones a escala de picómetros: una millonésima parte de una micra. Esa sensibilidad permitió observar cómo las ondas se movían y se interferían entre sí.
Al otro lado de las rendijas surgió el comportamiento esperado: un patrón de interferencia muy similar al obtenido con luz. Pero al analizarlo con más detalle, la simetría perfecta desaparecía. Las ondas sonoras no avanzan igual en todas direcciones; su velocidad cambia según el ángulo con el que atraviesan el material. Gracias a su modelo matemático, el equipo logró explicar con precisión estas variaciones.
Este avance no se queda en la teoría. Las ondas acústicas en gigahercios son esenciales para tecnologías actuales como los dispositivos 5G y distintos sensores electrónicos. Los nuevos datos podrían mejorar su eficiencia y diseño. Además, aportan pistas cruciales para la acústica cuántica, un campo que busca usar ondas sonoras diminutas para procesar información a nivel cuántico.
Un experimento nacido hace más de dos siglos vuelve a demostrar su poder: incluso hoy puede abrir puertas a tecnologías que definirán el futuro.
Fuentes, créditos y referencias:
Thomas Steenbergen et al, Young's double-slit experiment with anisotropic GHz surface acoustic waves on gallium arsenide, Optics Letters (2025). DOI: 10.1364/ol.573360
