ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა: რა არის ეს და როგორ ხდება ეს?

ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა ეს ბუნების თანდაყოლილი თვისებაა ნაწილაკებისთვისაც და ტალღებისთვისაც. ორმაგი ხასიათის დაფიქსირება შესაძლებელია ექსპერიმენტებით, როდესაც იკვლევს ნაწილაკების ქცევა, როგორც ელექტრონები, პროტონები, ნეიტრონები და ატომებიც კი. ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა არის მრავალი ექსპერიმენტისა და თეორიის შედეგი, როგორიცაა ფოტოელექტრულ ეფექტთან დაკავშირებული, განმარტებული ალბერტ აინშტაინი.

იხილეთ აგრეთვე: ბოსონები, ფერმიონები, ლეპტონები - ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტული მოდელი

განსხვავება ტალღასა და ნაწილაკებს შორის

სანამ ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობაზე ვისაუბრებთ, მნიშვნელოვანია გავიგოთ თითოეული ამ ასპექტის მახასიათებლების შესახებ.

საათზე ნაწილაკები:

• დაიკავებს პოზიციას სივრცეში,
• დაჯილდოებულია მასით,
• აქვს განსაზღვრული ფორმა,
• ისინი კარგად არიან განლაგებული, ანუ მათი პოზიციის დადგენა მარტივია.

უკვე ტალღები:

• არის სივრცეში დარღვევები,
• არ აქვთ განსაზღვრული პოზიცია,
• არ აქვს მასა,
• არის მოვლენები, რომლებიც ტრანსპორტირდება ენერგია,
• ისინი ექვემდებარებიან ასახვის, რეფრაქციის, დიფრაქციის, ჩარევის და ა.შ.

მიუხედავად იმისა, რომ სულ სხვა რამეა, ფიზიკის თვალსაზრისით,

ყველა ნაწილაკს მასთან ასოცირდება ტალღა და პირიქით. როგორ გამოხატავს მატერია თავის თავს, იქნება ეს ტალღის ფორმა თუ ნაწილაკების ფორმა, დაკავშირებულია მის დაკვირვებასთან.

ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)

ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა

ტალღა-ნაწილაკების დუალება ეჭვქვეშ დადგება, როდესაც ჰაინრიხ ჰერცის ექსპერიმენტული შედეგები ეხება ფოტოელექტრული ეფექტი შევიდა პირდაპირი წინააღმდეგობა იმასთან, რაც მოსალოდნელი იყო სინათლის ქცევისთვის, ელექტრომაგნიტური თეორიის მიხედვით ჯეიმს კლერკ მაქსველი.

იმ დროისთვის არსებული თეორიის თანახმად, სინათლის ნებისმიერ სიხშირეს უნდა ჰქონდეს განდევნის შესაძლებლობა ელექტრონები თუმცა, ჰერცის შედეგებმა აჩვენა, რომ ეს მხოლოდ იყო გარკვეული სიხშირეებიდან რომ გამოვლინდა ასეთი გამონაბოლქვი.

ფოტოელექტრული ეფექტის განმარტება გააკეთა ალბერტ აინშტაინი, 1905 წელს. აინშტაინმა აჩვენა, რომ შუქი იქცეოდა კვანტიზებული გზით, ანუ ის ნაწილდებოდა ენერგიის მცირე "პაკეტებში", ელექტრონებს ჩამოაშორებს ლითონს, და მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ამ პაკეტებს აქვთ ენერგიის დონე, რომელიც ატომების მიერ შეიძლება შეიწოვება. ლითონის. იდეა იმის შესახებ, რომ შესაძლებელია სინათლის კვანტიზაცია, ახალი არ იყო, წლების წინ ეს იდეა გამოყენებული იყო თერმულ გამოსხივებაზე გერმანელმა ფიზიკოსმა. მაქს პლანკი, რომელიც ხსნიდა ფენომენს შავი სხეულის საკითხი.

ფიზიკის თანამედროვე ცოდნის თანახმად, მატერია წარმოადგენს ტალღის ქცევას.

1923 წელს ლუი დე ბროგლი ვარაუდობდნენ, რომ ნაწილაკებს ასევე შეეძლოთ ტალღებად ქცევა. დე ბროლის ჰიპოთეზაროგორც ცნობილი გახდა, არსებობდა ვარაუდი "ნაწილაკების ტალღები"ამასთან, მოსალოდნელი იყო, რომ ელექტრონებს, პროტონებსა და სხვა სუბატომიურ ნაწილაკებს შეეძლოთ მანამდე მხოლოდ ტალღის მსგავსი ეფექტების წარმოჩენა, მაგალითად, რეფრაქცია (ტალღის სიჩქარის შეცვლა), დიფრაქცია (ტალღების დაბრკოლებების გადატანის უნარი) და ა.შ.

დე ბროგლის ჰიპოთეზა დაადასტურა 1928 წელს დევისონ-გერმერის ექსპერიმენტი, რომელიც შედგება დიფრაქცია ელექტრონების. ამისათვის კათოდური სხივი მიმართული იყო ნიკელის სამიზნეზე, რომლის ბრუნვაც შეიძლება, ისე რომ შეიცვალოს კუთხე, რომელზეც ელექტრონული სხივი ფოკუსირდება ნიკელის ატომების სიბრტყეზე. არანიკელის.

შედეგებმა აჩვენა მწვერვალის ინტენსივობის მწვერვალები, რომლებიც აისახა გარკვეულ კუთხეებში, კონსტრუქციული და დესტრუქციული ჩარევების ნიმუშის არსებობის მითითებით ელექტრონები. ექსპერიმენტის დასკვნა იყო ის ელექტრონები შეიძლება იყოს დიფრაქციული და წარმოქმნას ჩარევაისევე როგორც ელექტრომაგნიტური ტალღები.

შემდეგი სურათი ასახავს იმ ვითარებას, რომელშიც ელექტრონები იფანტება: მანძილის მიხედვით თითოეული ელექტრონის გავლით ჩამოყალიბდა ინტენსივობის ნიმუში, ისევე როგორც ტალღის შემთხვევაში გაფანტულია ა ბზარიწყვილი

იხილეთ აგრეთვე: რა არის ბშავი ურაკოები?

ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის განმარტება

ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის ახსნა გაჩნდა წინ კვანტური მექანიკა. ამჟამად ცნობილია, რომ ყველა კვანტურ სისტემას მართავს მექანიზმი, რომელსაც ე.წ. ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი. ამ პრინციპის თანახმად, ნაწილაკები ჰგავს "მატერიის ველს", რადგან შეუძლებელია აბსოლუტურად დარწმუნებით განისაზღვროს კვანტური ნაწილაკის პოზიცია.

განვითარებისგან შრედინგერის განტოლება, ჩვენ გვესმის, რომ ყველა ნაწილაკს მთლიანად ახასიათებს ტალღის ფუნქცია, რომელსაც არაფერი ეს უფრო მეტია, ვიდრე მათემატიკური გამონათქვამი, რომელიც შეიცავს ყველა ინფორმაციას, რომლის ამოღებაც შეიძლება. ნაწილაკი.

სანამ კვანტურ სისტემას დავაკვირდებით, მისი ინფორმაცია განუსაზღვრელია, დაკვირვების შემდეგ, შესაძლებელია მათი ადგილმდებარეობისა და გაზომვისთვის, ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვამბობთ, რომ მისი ტალღის ფუნქცია ჩამოიშალა და თავის ერთ-ერთ თავის თავს წარმოაჩენს შესაძლო სახელმწიფოები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რა განსაზღვრავს კვანტური ერთეული ტალღაა თუ ნაწილაკი დაკვირვების აქტი, რადგან შესაძლებელია ჩატარდეს ექსპერიმენტი და შეინიშნოს კორპუსკულარული ქცევა და სხვა ექსპერიმენტი ავლენს დაქვემდებარებულ ქცევას - ეს ყველაფერი შანსებიაძლევსფიზიკაკვანტური.

რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი