Røntgen- og fotoelektrisk effektfysikkEdit
De første verkene til Louis de Broglie (tidlig på 1920-tallet) ) ble utført i laboratoriet til hans eldre bror Maurice og behandlet funksjonene til den fotoelektriske effekten og egenskapene til røntgenstråler. Disse publikasjonene undersøkte absorpsjonen av røntgenstråler og beskrev dette fenomenet ved hjelp av Bohr-teorien, anvendte kvanteprinsipper på tolkningen av fotoelektronspektre og ga en systematisk klassifisering av røntgenspektre. Studiene av røntgenspektre var viktige for å belyse strukturen til de indre elektronskallene til atomer (optiske spektre bestemmes av de ytre skallene). Dermed avslørte resultatene av eksperimenter utført sammen med Alexandre Dauvillier manglene ved de eksisterende ordningene for distribusjon av elektroner i atomer; disse vanskelighetene ble eliminert av Edmund Stoner. Et annet resultat var belysning av mangelen på Sommerfeld-formelen for å bestemme posisjonen til linjer i røntgenspektre; dette avviket ble eliminert etter oppdagelsen av elektronspinnet. I 1925 og 1926 nominerte Leningrads fysiker Orest Khvolson brødrene de Broglie til Nobelprisen for sitt arbeid innen røntgenstråler.
Materiale og bølge-partikkel-dualitet Rediger
Å studere røntgenstrålingens natur og diskutere dens egenskaper med sin bror Maurice, som anså disse strålene for å være en slags kombinasjon av bølger og partikler, bidro til Louis de Broglie » s bevissthet om behovet for å bygge en teori som knytter partikkel- og bølgerepresentasjoner. I tillegg var han kjent med verkene (1919–1922) av Marcel Brillouin, som foreslo en hydrodynamisk modell av et atom og forsøkte å knytte det til resultatene av Bohrs teori. Utgangspunktet i arbeidet til Louis de Broglie var ideen til A. Einstein om kvantene av lys. I sin første artikkel om dette emnet, publisert i 1922, betraktet en fransk forsker svartlegemsstråling som en lysgasskvantum, og ved å bruke klassisk statistisk mekanikk avledet Wien strålingsloven i rammen av en slik fremstilling. I sin neste publikasjon prøvde han å forene konseptet med lyskvanta med fenomenene interferens og diffraksjon og kom til at det var nødvendig å knytte en viss periodisitet til kvanta. I dette tilfellet ble lette kvanta tolket av ham som relativistiske partikler med veldig liten masse.
Det gjenstod å utvide bølgehensynene til alle massive partikler, og sommeren 1923 skjedde et avgjørende gjennombrudd. De Broglie skisserte ideene sine i et kort notat «Waves and quanta» (fransk: Ondes et quanta, presentert på et møte i Paris Academy of Sciences 10. september 1923), som markerte begynnelsen på etableringen av bølgemekanikk. I denne artikkelen foreslo forskeren at en bevegelig partikkel med energi E og hastighet v er preget av noen intern periodisk prosess med frekvensen E / h {\ displaystyle E / h}, hvor h {\ displaystyle h} er Plancks konstant For å forene disse betraktningene, basert på kvanteprinsippet, med ideene om spesiell relativitet, ble de Broglie tvunget til å knytte en «fiktiv bølge» til en kropp i bevegelse, som forplanter seg med hastigheten c 2 / v {\ displaystyle c ^ { 2} / v}. En slik bølge, som senere mottok navnefasen, eller de Broglie-bølgen, i prosessen med kroppsbevegelse forblir i fase med den interne periodiske prosessen. Etter å ha undersøkt bevegelsen til et elektron i en lukket bane, forskeren viste at kravet til fasematching direkte fører til kvante Bohr-Sommerfeld-tilstanden, det vil si å kvantifisere vinkelmomentet. I de neste to notatene (rapportert på møtene henholdsvis 24. september og 8. oktober), de Broglie kom til at t partikkelhastigheten er lik gruppehastigheten til fasebølger, og partikkelen beveger seg langs normal til overflater med lik fase. I det generelle tilfellet kan banen til en partikkel bestemmes ved hjelp av Fermats prinsipp (for bølger) eller prinsippet om minste handling (for partikler), noe som indikerer en sammenheng mellom geometrisk optikk og klassisk mekanikk.
Denne teorien la til grunn bølgemekanikken. Den ble støttet av Einstein, bekreftet av elektrondiffraksjonseksperimentene til GP Thomson og Davisson og Germer, og generalisert av Schrödinger.
Denne generaliseringen var imidlertid statistisk og ble ikke godkjent av de Broglie, som sa «at partikkelen må være sete for en intern periodisk bevegelse og at den må bevege seg i en bølge for å forbli i fase med det ble ignorert av de faktiske fysikerne feil å vurdere en bølgeforplantning uten lokalisering av partikkelen, noe som var i strid med mine opprinnelige ideer. «
Fra et filosofisk synspunkt har denne teorien om materiebølger bidro sterkt til ødeleggelsen av fortidens atomisme. Opprinnelig trodde de Broglie at ekte bølge (dvs. å ha en direkte fysisk tolkning) var assosiert med partikler. Faktisk ble bølge-aspektet av materie formalisert av en bølgefunksjon definert av Schrödinger-ligningen, som er en ren matematisk enhet som har en sannsynlig tolkning, uten støtte fra virkelige fysiske elementer. Denne bølgefunksjonen gir et utseende av bølgenes oppførsel til saken, uten å få til virkelige fysiske bølger. Imidlertid kom de Broglie til slutten av livet tilbake til en direkte og reell fysisk tolkning av materiebølger, etter David Bohms arbeid. De Broglie – Bohm-teorien er i dag den eneste tolkningen som gir materiellbølger reell status og representerer spådommer fra kvanteteori.
Formodning om en intern klokke av elektronenEdit
I sin Avhandling fra 1924 antok de Broglie at elektronet har en intern klokke som utgjør en del av mekanismen som en pilotbølge styrer en partikkel. Deretter har David Hestenes foreslått en lenke til Zitterbewegung som ble foreslått av Erwin Schrödinger.
Mens forsøk på å verifisere den interne klokkehypotesen og måle klokkefrekvensen så langt ikke er avgjørende, er ferske eksperimentelle data i det minste kompatible med de Broglies antagelse.
Ikke-nullitet og variasjon av masseEdit
I følge de Broglie har nøytrino og foton hvilemasser som ikke er null, men veldig lave At et foton ikke er helt masseløst pålegges av sammenhengen i hans teori. Forøvrig gjorde denne avvisningen av hypotesen om en masseløs foton ham i stand til å tvile på hypotesen om utvidelsen av universet.
I tillegg , trodde han at den virkelige massen av partikler ikke er konstant, men variabel, og at hver partikkel kan representeres som en termodynamisk maskin som tilsvarer en syklisk integrert virkning.
Generalisering av prinsippet om minste handling Rediger
I andre del av 1924 avhandling, de Broglie brukte ekvivalensen av det mekaniske prinsippet om minst handling med Fermats optiske prinsipp: «Fermat» -prinsippet anvendt på fasebølger er identisk med Maupertuis-prinsippet brukt på den bevegelige kroppen; de mulige dynamiske banene til den bevegelige kroppen er identiske med de mulige strålene i bølgen. «Denne ekvivalensen ble påpekt av Hamilton et århundre tidligere, og ble publisert av ham rundt 1830, i en tid der ingen erfaring ga bevis for de grunnleggende prinsippene. av fysikk som var involvert i beskrivelsen av atomfenomener.
Fram til sitt siste arbeid så han ut til å være den fysikeren som mest søkte den dimensjonen av handlingen som Max Planck, på begynnelsen av det 20. århundre, hadde vist seg å være den eneste universelle enheten (med sin dimensjon av entropi).
Dualiteten i naturloveneEdit
Langt fra å hevde å få «motsetningen til å forsvinne» som Max Born mente kunne oppnås med en statistisk tilnærming, de Broglie utvidet bølgepartikkel-dualitet til alle partikler (og til krystaller som avslørte effekten av diffraksjon) og utvidet dualitetsprinsippet til naturlovene.
Hans siste arbeid laget et enkelt system med lover fra de to store systemer for termodynamikk og mekanikk:
Da Boltzmann og hans fortsetter utviklet sin statistiske tolkning av termodynamikk, kunne man ha sett på termodynamikk som en komplisert gren av dynamikken . Men med mine faktiske ideer er det Dynamikk som ser ut til å være en forenklet gren av termodynamikken. Jeg tror at av alle ideene jeg har introdusert i kvanteteori de siste årene, er det den ideen som er, uten tvil den viktigste og mest dype.
Den ideen ser ut til å matche den kontinuerlige – diskontinuerlige dualiteten, siden dens dynamikk kan være grensen for dens termodynamikk når overganger til kontinuerlige grenser postuleres. Det er også i nærheten av Leibniz, som stilte nødvendigheten av «arkitektoniske prinsipper» for å fullføre systemet med mekaniske lover.
I følge ham er det imidlertid mindre dualitet, i betydningen motstand, enn syntese (den ene er grensen for den andre), og synteseinnsatsen er konstant ifølge ham, som i hans første formel, der det første medlemmet gjelder mekanikk og det andre optikk:
mc 2 = h ν {\ displaystyle mc ^ {2} = h \ nu}
Neutrino teori om lysEdit
Denne teorien, som dateres fra 1934, introduserer ideen om at fotonet tilsvarer fusjonen av to Dirac-nøytrinoer.
Det viser at bevegelsen av tyngdepunktet til disse to partiklene overholder Maxwell ligninger — det antyder at nøytrino og foton begge har hvilemasser som ikke er null, men veldig lave.
Skjult termodynamikk Rediger
De Broglie sin siste ide var den skjulte termodynamikken av isolerte partikler. Det er et forsøk på å samle de tre lengste prinsippene for fysikk: prinsippene til Fermat, Maupertuis og Carnot.
I dette arbeidet blir handling en slags motsatt til entropi, gjennom en ligning som relaterer de eneste to universelle dimensjonene av skjemaet:
handling h = – entropi k {\ displaystyle {{\ text {action}} \ over h} = – {{ \ text {entropy}} \ over k}}