Røntgenfysik og fotoelektrisk effektEdit
De første værker af Louis de Broglie (begyndelsen af 1920erne ) blev udført i laboratoriet hos hans ældre bror Maurice og behandlet funktionerne i den fotoelektriske effekt og egenskaberne ved røntgenstråler. Disse publikationer undersøgte absorptionen af røntgenstråler og beskrev dette fænomen ved hjælp af Bohr-teorien, anvendte kvanteprincipper til fortolkningen af fotoelektronspektre og gav en systematisk klassificering af røntgenspektre. Undersøgelserne af røntgenspektre var vigtige for at belyse strukturen af de indre elektronskaller af atomer (optiske spektre bestemmes af de ydre skaller). Således afslørede resultaterne af eksperimenter udført sammen med Alexandre Dauvillier manglerne ved de eksisterende ordninger for distribution af elektroner i atomer; disse vanskeligheder blev elimineret af Edmund Stoner. Et andet resultat var belysning af utilstrækkeligheden af Sommerfeld-formlen til bestemmelse af placeringen af linjer i røntgenspektre; denne uoverensstemmelse blev elimineret efter opdagelsen af elektron-spin. I 1925 og 1926 nominerede Leningrads fysiker Orest Khvolson brødrene de Broglie til Nobelprisen for deres arbejde inden for røntgenstråler.
Materiale og bølge-partikel-dualitet Rediger
At studere røntgenstrålingens natur og diskutere dens egenskaber med sin bror Maurice, der betragtede disse stråler som en slags kombination af bølger og partikler, bidrog til Louis de Broglie ” s bevidsthed om behovet for at opbygge en teori, der forbinder partikel- og bølgerepræsentationer. Derudover var han bekendt med værkerne (1919-1922) af Marcel Brillouin, som foreslog en hydrodynamisk model af et atom og forsøgte at relatere det til resultaterne Bohrs teori. Udgangspunktet i Louis de Broglies arbejde var A. Einsteins idé om lysets kvanta. I sin første artikel om dette emne, der blev offentliggjort i 1922, betragtede en fransk videnskabsmand sortkropsstråling som en gas af lyskvanta og udledte Wien-strålingsloven ved hjælp af klassisk statistisk mekanik inden for rammerne af en sådan repræsentation. I sin næste publikation forsøgte han at forene begrebet lyskvanta med fænomenerne interferens og diffraktion og kom til den konklusion, at det var nødvendigt at forbinde en vis periodicitet med kvanta. I dette tilfælde blev lyskvanta fortolket af ham som relativistiske partikler med meget lille masse.
Det forblev at udvide bølgeovervejelserne til alle massive partikler, og i sommeren 1923 opstod der et afgørende gennembrud. De Broglie skitserede sine ideer i en kort note “Waves and quanta” (fransk: Ondes et quanta, præsenteret på et møde i Paris Academy of Sciences den 10. september 1923), som markerede begyndelsen på oprettelsen af bølgemekanik. I denne artikel foreslog forskeren, at en bevægelig partikel med energi E og hastighed v er karakteriseret ved en intern periodisk proces med en frekvens E / h {\ displaystyle E / h}, hvor h {\ displaystyle h} er Plancks konstant For at forene disse overvejelser, baseret på kvanteprincippet, med ideerne om særlig relativitet, blev de Broglie tvunget til at forbinde en “fiktiv bølge” med en bevægende krop, som udbreder sig med hastigheden c 2 / v {\ displaystyle c ^ { 2} / v}. En sådan bølge, som senere modtog navnefasen eller de Broglie-bølgen, i processen med kropsbevægelse forbliver i fase med den interne periodiske proces. Efter at have undersøgt bevægelsen af en elektron i en lukket bane, videnskabsmanden viste, at kravet om fasetilpasning direkte fører til kvante Bohr-Sommerfeld-tilstand, dvs. kvantificering af vinkelmomentet. I de næste to noter (rapporteret på møderne henholdsvis den 24. september og 8. oktober), de Broglie kom til den konklusion, at t partikelhastigheden er lig med gruppehastigheden af fasebølger, og partiklen bevæger sig langs normal til overflader med lige fase. I det generelle tilfælde kan en partikels bane bestemmes ved hjælp af Fermats princip (for bølger) eller princippet om mindst virkning (for partikler), hvilket indikerer en forbindelse mellem geometrisk optik og klassisk mekanik.
Denne teori satte grundlaget for bølgemekanik Den blev understøttet af Einstein, bekræftet af elektrondiffraktionseksperimenterne fra GP Thomson og Davisson og Germer og generaliseret af Schrödingers arbejde.
Denne generalisering var imidlertid statistisk og blev ikke godkendt af de Broglie, der sagde “at partiklen skal være sæde for en intern periodisk bevægelse og at den skal bevæge sig i en bølge for at forblive i fase med det blev ignoreret af de faktiske fysikere forkert at overveje en bølgeforplantning uden lokalisering af partiklen, hvilket var i modstrid med mine oprindelige ideer. “
Fra et filosofisk synspunkt har denne teori om stofbølger bidrog meget til ødelæggelsen af fortidens atomisme. Oprindeligt mente de Broglie, at ægte bølge (dvs. have en direkte fysisk fortolkning) var forbundet med partikler. Faktisk blev bølge-aspektet af materie formaliseret af en bølgefunktion defineret af Schrödinger-ligningen, som er en ren matematisk enhed med en sandsynlig fortolkning uden støtte fra reelle fysiske elementer. Denne bølgefunktion giver bølgernes adfærd noget for materien uden at få virkelige fysiske bølger til at vises. Men indtil slutningen af sit liv vendte de Broglie tilbage til en direkte og reel fysisk fortolkning af stofbølger efter David Bohms arbejde. De Broglie – Bohm-teorien er i dag den eneste fortolkning, der giver materielbølger reel status og repræsenterer kvanteteoriens forudsigelser.
Formodning om et internt ur af elektronen Rediger
I hans 1924-afhandling formodede de Broglie, at elektronen har et internt ur, der udgør en del af den mekanisme, hvormed en pilotbølge styrer en partikel. Efterfølgende har David Hestenes foreslået et link til Zitterbewegung, som blev foreslået af Erwin Schrödinger.
Mens forsøg på at verificere den interne urhypotese og måle urfrekvensen hidtil ikke er afgørende, er nylige eksperimentelle data i det mindste kompatible med de Broglies formodning.
Ikke-ugyldighed og variabilitet af massEdit
Ifølge de Broglie har neutrino og foton hvilemasser, der er ikke-nul, men meget lave At en foton ikke er helt masseløs pålægges af sammenhængen mellem hans teori. I øvrigt gjorde denne afvisning af hypotesen om en masseløs foton ham i stand til at tvivle på hypotesen om universets ekspansion.
Derudover , mente han, at den sande masse af partikler ikke er konstant, men variabel, og at hver partikel kan repræsenteres som en termodynamisk maskine svarende til en cyklisk integreret virkning.
Generalisering af princippet om mindste handling Rediger
I anden del af hans 1924 afhandling brugte de Broglie ækvivalensen af det mekaniske princip om mindste handling med Fermats optiske princip: “Fermat” -princippet anvendt på fasebølger er identisk med Maupertuis-princippet anvendt på det bevægelige legeme de mulige dynamiske baner i den bevægelige krop er identiske med de mulige stråler fra bølgen. ”Denne ækvivalens var blevet påpeget af Hamilton et århundrede tidligere og blev offentliggjort af ham omkring 1830 i en æra, hvor ingen erfaring gav bevis for de grundlæggende principper. af fysik, der var involveret i beskrivelsen af atomfænomener.
Op til sit sidste arbejde syntes han at være den fysiker, der mest søgte den handlingsdimension, som Max Planck i begyndelsen af det 20. århundrede havde vist sig at være den eneste universelle enhed (med sin dimension af entropi).
Dualiteten af naturloven Rediger
Langt fra at hævde at få “modsigelsen til at forsvinde”, som Max Born troede kunne opnås med en statistisk tilgang, de Broglie udvidede dualitet til bølgepartikler til alle partikler (og til krystaller, der afslørede virkningerne af diffraktion) og udvidede dualitetsprincippet til naturlovene.
Hans sidste arbejde lavede et enkelt system af love fra de to store systemer til termodynamik og mekanik:
Da Boltzmann og hans fortsættere udviklede deres statistiske fortolkning af termodynamik, kunne man have betragtet termodynamik som en kompliceret gren af dynamikken . Men med mine egentlige ideer er det Dynamik, der ser ud til at være en forenklet gren af termodynamik. Jeg tror, at det af alle de ideer, som jeg har introduceret i kvanteteori i de seneste år, er den idé, det vil sige, langt den vigtigste og mest dybe.
Denne idé synes at matche den kontinuerlige – diskontinuerlige dualitet, da dens dynamik kunne være grænsen for dens termodynamik, når overgange til kontinuerlige grænser postuleres. Det er også tæt på Leibniz, der stillede nødvendigheden af “arkitektoniske principper” for at færdiggøre systemet med mekaniske love.
Imidlertid er der ifølge ham mindre dualitet i form af modstand end syntese (den ene er grænsen for den anden), og synteseindsatsen er konstant ifølge ham, som i hans første formel, hvor det første medlem vedrører mekanik og det andet optik:
mc 2 = h ν {\ displaystyle mc ^ {2} = h \ nu}
Neutrino teori om lysEdit
Denne teori, der stammer fra 1934, introducerer ideen om, at fotonet svarer til fusionen af to Dirac-neutrinoer.
Det viser, at bevægelsen af tyngdepunktet for disse to partikler adlyder Maxwell ligninger – det antyder, at neutrino og foton begge har hvilemasser, der er ikke-nul, men meget lave.
Skjult termodynamik Rediger
De Broglies sidste idé var den skjulte termodynamik af isolerede partikler. Det er et forsøg på at samle de tre længste fysiske principper: principperne for Fermat, Maupertuis og Carnot.
I dette arbejde bliver handling en slags modsat til entropi gennem en ligning, der relaterer de eneste to universelle dimensioner af formen:
handling h = – entropi k {\ displaystyle {{\ text {action}} \ over h} = – {{ \ text {entropy}} \ over k}}