L'esperimento della doppia fenditura è un'indagine del diciannovesimo secolo sulle proprietà della luce che da allora è stato scoperto per dimostrare sia la dualità dei fotoni che i concetti di sovrapposizione e interferenza quantistica.
Il dibattito sul fatto che la luce sia composta da particelle o onde risale a più di trecento anni fa. Nel diciassettesimo secolo, Isaac Newton affermò che la luce consisteva in un flusso di particelle. All'inizio del diciannovesimo secolo, Thomas Young ideò l'esperimento della doppia fenditura per dimostrare che si trattava di onde. Sebbene le implicazioni dell'esperimento di Young siano difficili da accettare, sono illustrative della teoria quantistica. Il noto fisico Richard Feynman ha affermato che gli elementi essenziali della meccanica quantistica potrebbero essere afferrati da un'esplorazione dei risultati dell'esperimento.
Nell'esperimento della doppia fenditura, un fascio di luce è puntato su una barriera con due fenditure verticali. Dopo che la luce passa attraverso le fessure, il modello risultante viene registrato su una lastra fotografica. Quando una fenditura è coperta, viene visualizzata una singola linea di luce, allineata con qualsiasi fenditura aperta.
Intuitivamente, si potrebbe ipotizzare che se entrambe le fessure fossero aperte, il motivo risultante sarebbe visualizzato come due linee di luce, allineate con le fessure. Ciò che accade in pratica, tuttavia, è che la luce che passa attraverso le fessure e visualizzata sulla lastra fotografica è completamente separata in più linee di luminosità e oscurità in vari gradi. Il risultato mostra che l'interferenza si sta verificando tra le onde e le particelle che attraversano le fenditure in quelle che un profano potrebbe aspettarsi che siano due traiettorie non incrociate.
Se il raggio di fotoni è sufficientemente rallentato da garantire che i singoli fotoni colpiscano la lastra, ci si potrebbe aspettare che non ci siano interferenze e un modello di luce sarebbe costituito da due linee di luce, allineate con le fenditure. I risultati dell'esperimento, tuttavia, indicano la presenza di interferenze. In qualche modo, le singole particelle stanno interferendo con se stesse. A prima vista, questo potrebbe sembrare impossibile: ci aspettiamo che un singolo fotone attraversi una fenditura o l'altra e finisca in una delle due possibili aree di linea di luce.
Questa aspettativa, tuttavia, è invalidata dai risultati dell'esperimento della doppia fenditura. Ciò che effettivamente accade è che ogni fotone non solo attraversa entrambe le fenditure, ma attraversa anche simultaneamente ogni possibile traiettoria in rotta verso il bersaglio. La ricerca su questo fenomeno ha dimostrato che altre particelle elementari, come gli elettroni, mostrano lo stesso comportamento.