LES dualité onde-particule c'est une propriété inhérente à la nature à la fois pour les particules et les ondes. La double nature peut être observée à travers des expériences lors de l'étude de la comportement des particules, comme les électrons, les protons, les neutrons et même les atomes. La dualité onde-particule est le résultat d'un grand nombre d'expériences et de théories, telles que celles liées à l'effet photoélectrique, clarifiées par Albert Einstein.
Voir aussi: Bosons, Fermions, Leptons – Modèle standard de la physique des particules
Différence entre onde et particule
Avant de parler de dualité onde-particule, il est important de comprendre les caractéristiques de chacun de ces aspects.
À particules:
- occuper une position dans l'espace,
- sont dotés de masse,
- avoir une forme définie,
- ils sont bien situés, c'est-à-dire que leur position peut être facilement déterminée.
déjà le vagues:
- sont des perturbations dans l'espace,
- n'ont pas de position définie,
- n'a pas de masse,
- sont des phénomènes qui transportent énergie,
- ils sont soumis aux phénomènes de réflexion, réfraction, diffraction, interférence, etc.
Bien qu'il s'agisse de choses totalement différentes, du point de vue de la physique, chaque particule a une onde qui lui est associée et vice versa. La façon dont la matière s'exprime, que ce soit sous forme d'onde ou de particule, est liée à la façon dont elle est observée.
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dualité onde-particule
La dualité onde-particule a été remise en question lorsque les résultats expérimentaux de Heinrich Hertz se référant à la effet photoélectrique entré dans contradiction directe avec ce qui était attendu pour le comportement de la lumière, selon la théorie électromagnétique de James Clerk Maxwell.
Selon la théorie actuelle de l'époque, toute fréquence de lumière devrait pouvoir éjecter électrons d'une tôle, cependant, les résultats de Hertz ont montré qu'il n'était que à partir de certaines fréquences qu'une telle émission a été détectée.
LES l'explication de l'effet photoélectrique a été faite par Albert Einstein, en 1905. Einstein a montré que la lumière se comportait de manière quantifiée, c'est-à-dire qu'elle était distribuée en petits "paquets" d'énergie qui ôtaient les électrons du métal si, et seulement si, ces paquets avaient un niveau d'énergie qui pouvait être absorbé par les atomes. de métal. L'idée que la lumière pouvait être quantifiée n'était pas nouvelle, des années avant que cette idée ne soit appliquée au rayonnement thermique par le physicien allemand. Max Planck, ce qui explique le phénomène de problème de corps noir.
En 1923, Louis de Broglie ont suggéré que les particules étaient également capables de se comporter comme des ondes. LES l'hypothèse de Broglie, comme il est devenu connu, a suggéré l'existence de "ondes de particules", avec cela, on s'attendait à ce que les électrons, les protons et autres particules subatomiques puissent présenter des effets jusqu'alors exclusivement ondulatoires, tels que réfraction (changement de vitesse des vagues), diffraction (capacité des vagues à contourner les obstacles) etc.
L'hypothèse de De Broglie a été confirmée en 1928 par le Expérience Davisson-Germer, qui consistait à promouvoir la diffraction d'électrons. Pour ce faire, un faisceau cathodique a été dirigé vers une cible de nickel qui pouvait être tournée, de manière à modifier l'angle auquel le faisceau d'électrons frappe le plan des atomes de nickel. nonnickel.
Les résultats ont montré des pics d'intensité pour les particules qui ont été réfléchies à certains angles, indiquant l'existence d'un modèle d'interférences constructives et destructives pour la réflexion de la électrons. La conclusion de l'expérience était que les électrons peuvent être diffractés et produire des interférences, tout comme le ondes électromagnétiques.
La figure suivante illustre la situation dans laquelle les électrons sont diffractés: en fonction de la distance traversé par chaque électron, un schéma d'intensités s'est formé, comme cela arrive pour une onde diffracté par un fissurepaire.
Voir aussi: Quels sont Buracos noirs ?
Explication de la dualité onde-particule
L'explication de la dualité onde-particule a émergé avec l'avancée de mécanique quantique. Actuellement, on sait que tous les systèmes quantiques sont régis par un mécanisme appelé Le principe d'incertitude de Heisenberg. Selon ce principe, les particules sont comme un « champ de matière », puisqu'il n'est pas possible de déterminer avec une certitude absolue la position d'une particule quantique.
Depuis le développement de la L'équation de Schroedinger, nous arrivons à comprendre que toutes les particules sont complètement caractérisées par une fonction d'onde, que rien c'est plus qu'une expression mathématique qui porte toutes les informations qui peuvent en être extraites. particule.
Avant d'observer un système quantique, son information est indéterminée, après observation, il est possible pour les localiser et les mesurer, dans ce cas, nous disons que sa fonction d'onde s'est effondrée, se présentant dans l'un de ses états possibles. En d'autres termes, ce qui détermine si une entité quantique est une onde ou une particule est le acte d'observation, car il est possible qu'une expérience soit réalisée et qu'un comportement corpusculaire soit observé et qu'une autre expérience révèle un comportement ondulatoire - tout cela grâce à la chancesdonnela physiquequantum.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
