DE bølge-partikkel dualitet det er en iboende egenskap for naturen for både partikler og bølger. Den doble natur kan observeres gjennom eksperimenter når man undersøker partikkeladferd, som elektroner, protoner, nøytroner og til og med atomer. Bølgepartikkel-dualiteten er resultatet av et stort antall eksperimenter og teorier, for eksempel de som er relatert til den fotoelektriske effekten, klargjort ved Albert Einstein.
Se også: Bosons, Fermions, Leptons - Standard modell for partikkelfysikk
Forskjell mellom bølge og partikkel
Før du snakker om dualitet med bølgepartikler, er det viktig å forstå egenskapene til hver av disse aspektene.
På partikler:
- innta en posisjon i rommet,
- er utstyrt med masse,
- ha en definert form,
- de ligger godt, det vil si at deres posisjon lett kan bestemmes.
allerede den bølger:
- er forstyrrelser i rommet,
- har ingen definert posisjon,
- har ingen masse,
- er fenomener som transporteres energi,
- de er underlagt fenomenene refleksjon, refraksjon, diffraksjon, interferens, etc.
Til tross for å være helt forskjellige ting, sett fra fysikk, hver partikkel har en bølge assosiert med seg og omvendt. Hvordan materie uttrykker seg, enten det er i bølgeform eller partikkelform, er relatert til hvordan det observeres.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
bølge-partikkel dualitet
Bølgepartikkel-dualiteten kom til å bli stilt spørsmålstegn da eksperimentelle resultater av Heinrich Hertz med henvisning til fotoelektrisk effekt kom inn på direkte motsetning til hva som var forventet for lysets oppførsel, ifølge den elektromagnetiske teorien om James Clerk Maxwell.
I henhold til gjeldende teori på den tiden, bør enhver lysfrekvens være i stand til å kastes ut elektroner av et metallplate, men Hertz-resultatene viste at det var bare fra visse frekvenser at slikt utslipp ble oppdaget.
DE forklaring på den fotoelektriske effekten ble laget av Albert Einstein, i 1905. Einstein viste at lys oppførte seg på en kvantisert måte, det vil si at det ble distribuert i små "pakker" med energi som fjernet elektroner fra metall hvis, og bare hvis disse pakkene hadde et energinivå som kunne absorberes av atomene. av metall. Ideen om at lys kunne kvantiseres var ikke ny, mange år før denne ideen ble brukt på termisk stråling av den tyske fysikeren. Max Planck, som forklarte fenomenet svart kroppsproblem.
I 1923, Louis De Broglie antydet at partikler også var i stand til å oppføre seg som bølger. DE de Broglies hypotese, som det ble kjent, antydet eksistensen av "partikkelbølger", med dette var det forventet at elektroner, protoner og andre subatomære partikler kunne presentere effekter inntil da eksklusivt bølgelignende, slik som brytning (endring av bølgehastighet), diffraksjon (bølgenes evne til å komme seg rundt hindringer) etc.
De Broglies hypotese ble bekreftet i 1928 av Davisson-Germer eksperiment, som besto av å fremme diffraksjon av elektroner. For å gjøre dette ble en katodestråle rettet mot et nikkelmål som kunne roteres, for å endre vinkelen som elektronstrålen treffer planet for nikkelatomer. Neinikkel.
Resultatene viste intensitetstopper for partikler som ble reflektert i visse vinkler, indikerer eksistensen av et mønster av konstruktive og destruktive forstyrrelser for refleksjon av elektroner. Konklusjonen på eksperimentet var at elektroner kan bli diffraktert og gi interferens, som gjorde elektromagnetiske bølger.
Følgende figur illustrerer situasjonen der elektroner blir avledet: i henhold til avstand krysset av hvert elektron ble det dannet et intensitetsmønster, akkurat som det skjer for en bølge diffraktert av a sprekkpar.
Se også: Hva er Bsvart uracos?
Forklaring av bølge-partikkel dualitet
Forklaringen på bølge-partikkel dualiteten dukket opp med fremrykket av kvantemekanikk. For tiden er det kjent at alle kvantesystemer styres av en mekanisme kjent som Heisenbergs usikkerhetsprinsipp. I henhold til dette prinsippet er partikler som et "felt av materie", siden det ikke er mulig å bestemme med absolutt sikkerhet posisjonen til en kvantepartikkel.
Fra utviklingen av Schroedingers ligning, vi kommer til å forstå at alle partikler er helt preget av en bølgefunksjon, som ingenting det er mer enn et matematisk uttrykk som bærer all informasjon som kan hentes ut av det. partikkel.
Før vi observerer et kvantesystem, er informasjonen ubestemt, etter observert er det mulig for å finne og måle dem, i dette tilfellet, sier vi at dens bølgefunksjon har kollapset, og presenterer seg i en av dens mulige stater. Med andre ord, det som avgjør om en kvanteenhet er en bølge eller en partikkel er handling av observasjon, da det er mulig at et eksperiment blir utført og en kroppsadferd blir observert og et annet eksperiment avslører en undulatory atferd - alt takket være oddsgirfysikkkvante.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
