Ciências da NaturezaFísica Moderna (Radioatividade, Relatividade e Física Quântica)Difícil

Questão de Física Moderna (Radioatividade, Relatividade e Física Quântica) — ENEM

No experimento da dupla fenda, elétrons são disparados um a um em direção a uma barreira com duas fendas. Quando nenhum detector identifica por qual fenda cada elétron passou, um padrão de interferência (franjas alternadas de alta e baixa intensidade) forma-se no anteparo — comportamento típico de ondas. Quando detectores são instalados nas fendas para registrar a passagem de cada elétron, o padrão de interferência desaparece e surgem apenas dois padrões de difração correspondentes a partículas. O que esse experimento demonstra sobre a natureza dos elétrons?
AOs elétrons são exclusivamente partículas; o padrão de interferência é causado por múltiplos elétrons colidindo.
BOs elétrons são exclusivamente ondas; aparecem como partículas apenas quando o detector adiciona energia ao sistema.
COs elétrons exibem dualidade onda-partícula: comportam-se como ondas quando não observados e como partículas quando a medição colapsa sua função de onda, determinando a trajetória.
DO resultado depende do material do anteparo, não da natureza dos elétrons.
EA interferência ocorre porque os elétrons trocam sinais entre si ao atravessar as fendas.

Gabarito comentado

A dualidade onda-partícula e o colapso da função de onda são princípios fundamentais da mecânica quântica. Eles levaram à interpretação de Copenhague (Bohr e Heisenberg): a realidade quântica não é determinística — apenas a observação define um estado. O princípio da incerteza de Heisenberg é uma consequência direta: não é possível medir posição e momento simultaneamente com precisão arbitrária.

Resolução passo a passo

O experimento da dupla fenda é a demonstração central da mecânica quântica: sem observação, o elétron se comporta como onda (interfere consigo mesmo, passando 'por ambas as fendas' simultaneamente como uma superposição). A medição colapsa a função de onda: o elétron é 'forçado' a ter uma trajetória definida — comportando-se como partícula. A (apenas partícula) não explica interferência com elétrons individuais. B (apenas onda) não explica por que o detector elimina a interferência sem adicionar energia suficiente para alterar a trajetória. D e E não têm base física.

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