Fyzika rentgenového záření a fotoelektrický efektUpravit
První díla Louise de Broglie (počátek 20. let 20. století) ) byly provedeny v laboratoři jeho staršího bratra Maurice a zabývaly se vlastnostmi fotoelektrického jevu a vlastnostmi rentgenového záření. Tyto publikace zkoumaly absorpci rentgenových paprsků a popsaly tento jev pomocí Bohrovy teorie, aplikovaly kvantové principy na interpretaci fotoelektronových spekter a poskytly systematickou klasifikaci rentgenových spekter. Studie rentgenových spekter byly důležité pro objasnění struktury vnitřních elektronových skořápek atomů (optická spektra jsou určena vnějšími skořápkami). Výsledky experimentů provedených společně s Alexandrem Dauvillierem tak odhalily nedostatky stávajících schémat distribuce elektronů v atomech; tyto potíže odstranil Edmund Stoner. Dalším výsledkem bylo objasnění nedostatečnosti Sommerfeldova vzorce pro určování polohy čar v rentgenových spektrech; tato nesrovnalost byla odstraněna po objevu rotace elektronů. V letech 1925 a 1926 nominoval leningradský fyzik Orest Khvolson bratry de Broglie na Nobelovu cenu za práci v oblasti rentgenových paprsků.
Matematika a dualita vln-částicEdit
Studium podstaty rentgenového záření a diskuse o jeho vlastnostech s jeho bratrem Mauricem, který tyto paprsky považoval za nějakou kombinaci vln a částic, přispělo k Louisovi de Broglie “ povědomí o potřebě vybudovat teorii spojující reprezentaci částic a vln Kromě toho byl obeznámen s pracemi (1919–1922) Marcela Brillouina, které navrhly hydrodynamický model atomu a pokusily se ho spojit s výsledky Bohrova teorie. Výchozím bodem v práci Louise de Broglie byla myšlenka A. Einsteina o kvantách světla. Ve svém prvním článku na toto téma, publikovaném v roce 1922, francouzský vědec považoval záření černého tělesa za kvantu světelného plynu a pomocí klasické statistické mechaniky odvodil zákon Wienova záření v rámci takového znázornění. Ve své další publikaci se pokusil uvést do souladu koncept světelných kvant s jevy interference a difrakce a dospěl k závěru, že je nutné spojit určitou periodicitu s kvantami. V tomto případě světelné kvanty interpretoval jako relativistické částice velmi malé hmotnosti.
Zbývá rozšířit úvahy o vlnách na jakékoli masivní částice a v létě roku 1923 došlo k rozhodujícímu průlomu. De Broglie nastínil své myšlenky v krátké poznámce „Waves and quanta“ (francouzsky: Ondes et quanta, představené na zasedání Pařížské akademie věd 10. září 1923), která znamenala začátek vytváření vlnové mechaniky. V tomto článku vědec navrhl, že pohybující se částice s energií E a rychlostí v je charakterizována nějakým vnitřním periodickým procesem s frekvencí, kde Planckova konstanta je {/ h {\ displaystyle E / h} . Aby se tyto úvahy, na základě kvantového principu, sladily s myšlenkami speciální relativity, byl de Broglie donucen spojit „fiktivní vlnu“ s pohybujícím se tělesem, které se šíří rychlostí. C 2 / v {\ displaystyle c ^ { 2} / v}. Taková vlna, která později přijala fázi jména, neboli de Broglieova vlna, v procesu pohybu těla zůstává ve fázi s vnitřním periodickým procesem. Poté, co zkoumala pohyb elektronu na uzavřené oběžné dráze, vědec ukázal, že požadavek na fázové přizpůsobení přímo vede ke kvantové Bohr-Sommerfeldově podmínce, tj. Kvantizaci momentu hybnosti. V následujících dvou poznámkách (referovaných na schůzkách 24. září a 8. října) de Broglie dospěl k závěru, že t Rychlost částic se rovná skupinové rychlosti fázových vln a částice se pohybuje podél normály k povrchům stejné fáze. Obecně lze trajektorii částice určit pomocí Fermatova principu (pro vlny) nebo principu nejmenší akce (pro částice), což naznačuje souvislost mezi geometrickou optikou a klasickou mechanikou.
Tato teorie položila základ vlnové mechaniky, byla podpořena Einsteinem, potvrzena experimenty s elektronovou difrakcí GP Thomsona a Davissona a Germera a zobecněna prací Schrödingera.
Toto zobecnění však bylo statistické a nebyl schválen de Broglie, který řekl: „že částice musí být sídlem vnitřního periodického pohybu a že se musí pohybovat ve vlně, aby zůstala v fáze s tím byla skutečnými fyziky ignorována, když uvažovali o šíření vln bez lokalizace částice, což bylo zcela v rozporu s mými původními představami. “
Z filozofického hlediska má tato teorie vln hmoty významně přispěl ke zničení atomismu minulosti. De Broglie si původně myslel, že skutečná vlna (tj. Přímá fyzikální interpretace) byla spojena s částicemi. Ve skutečnosti byl vlnový aspekt hmoty formován vlnovou funkcí definovanou Schrödingerovou rovnicí, což je čistá matematická entita s pravděpodobnostní interpretací bez podpory skutečných fyzikálních prvků. Tato vlnová funkce dává vlně chování hmoty, aniž by se objevily skutečné fyzické vlny. Avšak až do konce svého života se de Broglie vrátil k přímé a skutečné fyzické interpretaci vln hmoty podle díla Davida Bohma. Teorie de Broglie – Bohm je dnes jedinou interpretací, která dává skutečný stav vlnám hmoty a představuje předpovědi kvantové teorie.
Domněnka vnitřních hodin elektronu Upravit
V jeho 1924 teze, de Broglie se domníval, že elektron má vnitřní hodiny, které tvoří část mechanismu, kterým pilotní vlna vede částici. David Hestenes následně navrhl odkaz na Zitterbewegung, který navrhl Erwin Schrödinger.
Zatímco pokusy o ověření hypotézy vnitřních hodin a měření frekvence hodin nejsou zatím přesvědčivé, nedávná experimentální data jsou přinejmenším kompatibilní s de Broglieho domněnkou.
Nenulovost a variabilita massEdit
Podle de Broglieho mají neutrino a foton klidové hmoty, které jsou nenulové, i když velmi nízké .Foton není zcela nehmotný, je dán soudržností jeho teorie. Mimochodem, toto odmítnutí hypotézy nehmotného fotonu mu umožnilo pochybovat o hypotéze rozpínání vesmíru.
Navíc věřil, že skutečná hmotnost částic není konstantní, ale proměnlivá a že každou částici lze reprezentovat jako termodynamický stroj ekvivalentní cyklickému integrálu akce.
Zobecnění principu nejmenší akceEdit
Ve druhé části roku 1924 práce, de Broglie použil ekvivalenci mechanického principu nejmenší akce s Fermatovým optickým principem: „Fermatův princip aplikovaný na fázové vlny je totožný s Maupertuisovým“ principem aplikovaným na pohybující se těleso; možné dynamické trajektorie pohybujícího se tělesa jsou totožné s možnými paprsky vlny. “Na tuto rovnocennost upozornil Hamilton o století dříve a publikoval jej kolem roku 1830, v době, kdy žádná zkušenost neprokázala základní principy fyziky, která se podílí na popisu atomových jevů.
Až do své závěrečné práce vypadal jako fyzik, který nejvíce hledal tu dimenzi akce, kterou Max Planck na počátku 20. století ukázala se jako jediná univerzální jednota (s jeho dimenzí entropie).
Dualita přírodních zákonů Upravit
Daleko od toho, aby tvrdil, že „zmizí rozpor“, o kterém si Max Born myslel, že by mohl být dosaženo statistickým přístupem, de Broglie rozšířil dualitu vln-částic na všechny částice (a na krystaly, které odhalily účinky difrakce) a rozšířil princip duality na přírodní zákony.
Jeho poslední práce vytvořil jeden systém zákonů ze dvou velkých systémy termodynamiky a mechaniky:
Když Boltzmann a jeho pokračovatelé vyvinuli statistickou interpretaci termodynamiky, bylo možné termodynamiku považovat za komplikovanou větev dynamiky . Ale s mými skutečnými myšlenkami je to Dynamika, která se jeví jako zjednodušené odvětví termodynamiky. Myslím si, že ze všech myšlenek, které jsem představil v kvantové teorii v posledních letech, je to ta myšlenka, která je, zdaleka nejdůležitější a nejhlubší.
Zdá se, že tato myšlenka odpovídá kontinuální – diskontinuální dualitě, protože její dynamika může být limitem její termodynamika, když se předpokládají přechody k spojitým limitům. Je to také blízké Leibnizovi, který předpokládal nutnost „architektonických principů“ k dokončení systému mechanických zákonů.
Podle něj však existuje méně duality ve smyslu opozice než syntéza (jedna je hranicí druhé) a úsilí o syntézu je podle něj konstantní, jako v jeho první vzorec, ve kterém se první člen týká mechaniky a druhý optiky:
mc 2 = h ν {\ displaystyle mc ^ {2} = h \ nu}
Neutrinová teorie světlaEdit
Tato teorie, která pochází z roku 1934, zavádí myšlenku, že foton je ekvivalentní fúzi dvou Diracových neutrin.
Ukazuje, že pohyb těžiště těchto dvou částic se řídí Maxwellem rovnice – to znamená, že neutrino i foton mají klidové hmoty nenulové, i když velmi nízké.
Skrytá termodynamikaEdit
De Broglieho poslední myšlenkou byla skrytá termodynamika izolovaných částic. Jedná se o pokus spojit tři nejvzdálenější principy fyziky: principy Fermata, Maupertuisa a Carnota.
V této práci se akce stává je jakýmsi opakem entropie, prostřednictvím rovnice, která spojuje jediné dvě univerzální dimenze formy:
akce h = – entropie k {\ displaystyle {{\ text {action}} \ nad h} = – {{ \ text {entropy}} \ nad k}}