DE vågpartikel dualitet det är en inneboende egenskap hos naturen för både partiklar och vågor. Den dubbla naturen kan observeras genom experiment när man undersöker partikelbeteende, som elektroner, protoner, neutroner och till och med atomer. Vågpartikel dualiteten är resultatet av ett stort antal experiment och teorier, såsom de relaterade till den fotoelektriska effekten, klargjorda av Albert Einstein.
Se också: Bosons, Fermions, Leptons - Standardmodell för partikelfysik
Skillnad mellan våg och partikel
Innan vi pratar om vågpartikel dualitet är det viktigt att förstå egenskaperna hos var och en av dessa aspekter.
På partiklar:
- inta en position i rymden,
- är utrustade med massa,
- ha en definierad form,
- de är väl belägna, det vill säga deras position kan lätt bestämmas.
redan den vågor:
- är störningar i rymden,
- har ingen definierad position,
- har ingen massa,
- är fenomen som transporterar energi,
- de är föremål för fenomenen reflektion, brytning, diffraktion, interferens etc.
Trots att det är helt olika saker, ur fysikens synvinkel, varje partikel har en våg associerad med sig och vice versa. Hur materia uttrycker sig, vare sig i vågform eller partikelform, är relaterat till hur den observeras.
vågpartikel dualitet
Vågpartikeldualiteten ifrågasattes när de experimentella resultaten från Heinrich Hertz hänvisade till fotoelektrisk effekt hamnat i direkt motsättning till vad som förväntades för ljusets beteende, enligt den elektromagnetiska teorin om James Clerk Maxwell.
Enligt den nuvarande teorin vid den tiden bör alla ljusfrekvenser kunna matas ut elektroner av en plåt visade dock Hertz-resultaten att det bara var från vissa frekvenser att en sådan utsläpp upptäcktes.
DE förklaring till den fotoelektriska effekten gjordes av Albert Einstein1905. Einstein visade att ljus beter sig på ett kvantiserat sätt, det vill säga det distribuerades i små "paket" med energi som avskalade elektroner från metall om, och bara om dessa paket hade en energinivå som kunde absorberas av atomerna. av metall. Tanken att ljus kunde kvantiseras var inte ny, år innan denna idé hade applicerats på termisk strålning av den tyska fysikern. Max Planck, som förklarade fenomenet svart kroppsproblem.
År 1923 Louis De Broglie föreslog att partiklar också kunde fungera som vågor. DE de Broglies hypotes, som det blev känt, föreslog existensen av "partikelvågor", med detta förväntades det att elektroner, protoner och andra subatomära partiklar kunde ge effekter tills dess exklusivt vågliknande, såsom refraktion (förändring av våghastighet), diffraktion (vågornas förmåga att komma runt hinder) etc.
De Broglies hypotes bekräftades 1928 av Davisson-Germer-experiment, som bestod av att främja diffraktion av elektroner. För att göra detta riktades en katodstråle mot ett nickelmål som kunde roteras för att ändra vinkeln i vilken elektronstrålen fokuserade på planet för nickelatomer. Nejnickel.
Resultaten visade intensitetstoppar för partiklar som reflekterades i vissa vinklar, indikerar förekomsten av ett mönster av konstruktiva och destruktiva störningar för reflektion av elektroner. Slutsatsen av experimentet var att elektroner kan brytas och ge störningar, liksom elektromagnetiska vågor.
Följande bild illustrerar situationen där elektroner är diffrakterade: beroende på avstånd genom varje elektron bildades ett intensitetsmönster, precis som det händer för en våg diffrakterad av a sprickapar.
Se också: Vad är Bsvart uracos?
Förklaring av vågpartikel dualitet
Förklaringen till vågpartikel dualiteten uppstod med framsteg av kvantmekanik. För närvarande är det känt att alla kvantsystem styrs av en mekanism som kallas Heisenbergs osäkerhetsprincip. Enligt denna princip är partiklar som ett ”materiefält”, eftersom det inte är möjligt att bestämma med absolut säkerhet positionen för en kvantpartikel.
Från utvecklingen av Schroedingers ekvation, vi förstår att alla partiklar kännetecknas helt av en vågfunktion, vilken ingenting det är mer än ett matematiskt uttryck som innehåller all information som kan extraheras från det. partikel.
Innan vi observerar ett kvantsystem är dess information obestämd, efter observerad är det möjligt för att lokalisera och mäta dem, i detta fall säger vi att dess vågfunktion har kollapsat och presenterat sig i en av dess möjliga stater. Med andra ord, vad som avgör om en kvantenhet är en våg eller en partikel är den handling av observation, eftersom det är möjligt att ett experiment genomförs och ett korpuskulärt beteende observeras och ett annat experiment avslöjar ett undulerande beteende - allt tack vare oddsgerfysikkvant.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm