La Dualidad Onda-Corpúsculo: Un Viaje por la Naturaleza de la Luz y la Materia

La Dualidad Onda-Corpúsculo: Un Concepto Fundamental en la Física Moderna

Hasta principios del siglo XX, había dos teorías contrapuestas para explicar la naturaleza de la luz que parecían incompatibles entre sí:

• La teoría corpuscular, que considera que la luz está compuesta de partículas (o corpúsculos), y cuyo principal defensor fue Newton.
• La teoría ondulatoria, que defiende que la luz se comporta como una onda.

Aunque ambas teorías explicaban los fenómenos de reflexión y de refracción, solo la teoría ondulatoria pudo explicar satisfactoriamente los fenómenos de interferencia y de difracción. Esto, junto al desarrollo del electromagnetismo por Maxwell, consolidó la idea a finales del siglo XIX de que la luz era una onda electromagnética.

El Resurgimiento de la Teoría Corpuscular y el Efecto Fotoeléctrico

Sin embargo, a principios del siglo XX, Einstein retomó la teoría corpuscular de la naturaleza de la luz para explicar el efecto fotoeléctrico. Supuso que la energía de la radiación electromagnética no era continua sino discreta, de modo que una onda electromagnética de frecuencia v se podía considerar compuesta por cuantos, o corpúsculos, que viajan a la velocidad de la luz. Cada uno de estos cuantos posee una energía E = h v (donde h es la constante de Planck) y un momento lineal p = h/lambda.

A estos cuantos se les llamó fotones.

La Dualidad Onda-Corpúsculo de la Luz

La teoría de Einstein no invalidó la teoría electromagnética de la luz. La física moderna tuvo que introducir la dualidad onda-corpúsculo, admitiendo que la luz posee simultáneamente cualidades ondulatorias y corpusculares.

Extensión a la Materia: La Hipótesis de De Broglie

Posteriormente, De Broglie postuló, en el contexto de la mecánica cuántica, que la materia también presenta la dualidad onda-corpúsculo, de forma que cualquier partícula de momento lineal p tiene asociada una onda cuántica de longitud de onda lambda tal que también se satisface p = h/lambda.

Esta dualidad en la materia es fundamental en el desarrollo de la física cuántica y se ha comprobado experimentalmente en multitud de ocasiones al observar fenómenos propios de ondas, como la difracción, al interaccionar haces de partículas materiales, como electrones, contra redes cristalinas.