Fizica razelor X și a efectului fotoelectric Editați
Primele lucrări ale lui Louis de Broglie (începutul anilor 1920) ) au fost efectuate în laboratorul fratelui său mai mare Maurice și s-au ocupat de trăsăturile efectului fotoelectric și de proprietățile razelor X. Aceste publicații au examinat absorbția razelor X și au descris acest fenomen folosind teoria Bohr, au aplicat principiile cuantice la interpretarea spectrelor fotoelectronice și au dat o clasificare sistematică a spectrelor de raze X. Studiile spectrelor cu raze X au fost importante pentru elucidarea structurii cojilor interne de electroni ale atomilor (spectrele optice sunt determinate de cojile exterioare). Astfel, rezultatele experimentelor efectuate împreună cu Alexandre Dauvillier, au relevat neajunsurile schemelor existente pentru distribuția electronilor în atomi; aceste dificultăți au fost eliminate de Edmund Stoner. Un alt rezultat a fost elucidarea insuficienței formulei Sommerfeld pentru determinarea poziției liniilor în spectrele de raze X; această discrepanță a fost eliminată după descoperirea spinului electronului. În 1925 și 1926, fizicianul din Leningrad, Orest Khvolson, i-a desemnat pe frații de Broglie pentru Premiul Nobel pentru munca lor în domeniul razelor X.
Dualitatea materie și undă-particulă articol: Ipoteza lui De Broglie
Studierea naturii radiațiilor cu raze X și discutarea proprietăților acesteia cu fratele său Maurice, care considera că aceste raze sunt un fel de combinație de unde și particule, a contribuit la Louis de Broglie ” Conștientizarea necesității de a construi o teorie care să lege reprezentările de particule și unde. În plus, el era familiarizat cu lucrările (1919–1922) ale lui Marcel Brillouin, care propunea un model hidrodinamic al unui atom și încerca să-l raporteze la rezultatele Teoria lui Bohr. Punctul de plecare în opera lui Louis de Broglie a fost ideea lui A. Einstein despre canta luminii. În primul său articol despre acest subiect, publicat în 1922, un om de știință francez a considerat radiațiile corpului negru ca un gaz de cuante de lumină și, folosind mecanica statistică clasică, a derivat legea radiației Wien în cadrul unei asemenea reprezentări. În următoarea sa publicație, el a încercat să reconcilieze conceptul de cuante ușoare cu fenomenele de interferență și difracție și a ajuns la concluzia că era necesar să se asocieze o anumită periodicitate cu cuantele. În acest caz, cuantele ușoare au fost interpretate de el ca particule relativiste de masă foarte mică.
A rămas să se extindă considerațiile valurilor la orice particule masive, iar în vara anului 1923 a avut loc o descoperire decisivă. De Broglie și-a prezentat ideile într-o scurtă notă „Valuri și quanta” (franceză: Ondes et quanta, prezentată la o ședință a Academiei de Științe din Paris, la 10 septembrie 1923), care a marcat începutul creării mecanicii undelor. În această lucrare, omul de știință a sugerat că o particulă în mișcare cu energia E și viteza v se caracterizează printr-un proces periodic intern cu o frecvență E / h {\ displaystyle E / h}, unde h {\ displaystyle h} este constanta lui Planck Pentru a concilia aceste considerații, bazate pe principiul cuantic, cu ideile relativității speciale, de Broglie a fost forțat să asocieze o „undă fictivă” cu un corp în mișcare, care se propagă cu viteza c 2 / v {\ displaystyle c ^ { 2} / v}. O astfel de undă, care a primit ulterior faza denumirii, sau unda de Broglie, în procesul mișcării corpului rămâne în fază cu procesul periodic intern. După ce a examinat apoi mișcarea unui electron pe o orbită închisă, omul de știință a arătat că cerința de potrivire a fazelor duce direct la condiția cuantică Bohr-Sommerfeld, adică la cuantificarea momentului unghiular. În următoarele două note (raportate la ședințele din 24 septembrie și respectiv 8 octombrie), de Broglie a ajuns la concluzia că t viteza particulelor este egală cu viteza de grup a undelor de fază, iar particula se deplasează de-a lungul normalului către suprafețe de fază egală. În cazul general, traiectoria unei particule poate fi determinată folosind principiul Fermat (pentru unde) sau principiul acțiunii minime (pentru particule), care indică o legătură între optica geometrică și mecanica clasică.
Această teorie a stabilit baza mecanicii undelor, fiind susținută de Einstein, confirmată de experimentele de difracție a electronilor de GP Thomson și Davisson și Germer și generalizată de lucrarea lui Schrödinger.
Cu toate acestea, această generalizare a fost statistică și nu a fost aprobată de de Broglie, care a spus „că particula trebuie să fie sediul unei mișcări periodice interne și că trebuie să se deplaseze într-o undă pentru a rămâne în faza cu aceasta a fost ignorată de către fizicienii actuali greșit să ia în considerare o propagare a undelor fără localizarea particulei, ceea ce era cu totul contrar ideilor mele inițiale. „
Din punct de vedere filosofic, această teorie a undelor-materie are a contribuit foarte mult la ruina atomismului din trecut. Inițial, de Broglie credea că unda reală (adică, având o interpretare fizică directă) era asociată cu particule. De fapt, aspectul de undă al materiei a fost formalizat printr-o funcție de undă definită de ecuația Schrödinger, care este o entitate matematică pură care are o interpretare probabilistică, fără sprijinul elementelor fizice reale. Această funcție de undă dă un aspect al comportamentului undelor materiei, fără a face să apară unde fizice reale. Cu toate acestea, până la sfârșitul vieții sale, de Broglie a revenit la o interpretare fizică directă și reală a undelor de materie, în urma lucrării lui David Bohm. Teoria de Broglie – Bohm este astăzi singura interpretare care dă statutul real undelor de materie și reprezintă prezicerile teoriei cuantice.
Conjectura unui ceas intern al electronului
Teza din 1924, de Broglie a conjecturat că electronul are un ceas intern care constituie o parte a mecanismului prin care o undă pilot ghidează o particulă. Ulterior, David Hestenes a propus o legătură cu Zitterbewegung, sugerată de Erwin Schrödinger.
În timp ce încercările de verificare a ipotezei ceasului intern și măsurarea frecvenței ceasului nu sunt până în prezent concludente, datele experimentale recente sunt cel puțin compatibile. cu conjectura lui de Broglie.
Non-nulitate și variabilitatea masei Edit
Conform lui de Broglie, neutrino și foton au mase de odihnă care sunt diferite de zero, deși foarte scăzute Faptul că un foton nu este chiar fără masă este impus de coerența teoriei sale. De altfel, această respingere a ipotezei unui foton fără masă i-a permis să se îndoiască de ipoteza expansiunii universului.
, el credea că adevărata masă a particulelor nu este constantă, ci variabilă și că fiecare particulă poate fi reprezentată ca o mașină termodinamică echivalentă cu o integrală de acțiune ciclică.
Generalizarea principiului celei mai mici acțiuniEdit
În a doua parte a lui 1924 teza, de Broglie a folosit echivalența principiului mecanic al acțiunii minime cu principiul optic al lui Fermat: principiul „Fermat” aplicat undelor de fază este identic cu principiul lui Maupertuis aplicat corpului în mișcare; posibilele traiectorii dinamice ale corpului în mișcare sunt identice cu posibilele raze ale undei. „Această echivalență fusese subliniată de Hamilton cu un secol mai devreme și publicată de el în jurul anului 1830, într-o eră în care nicio experiență nu dovedea principiile fundamentale a fizicii fiind implicată în descrierea fenomenelor atomice.
Până la lucrarea sa finală, el părea a fi fizicianul care a căutat cel mai mult acea dimensiune de acțiune pe care Max Planck, la începutul secolului al XX-lea, o avea s-a dovedit a fi singura unitate universală (cu dimensiunea sa de entropie).
Dualitatea legilor naturii Edit
Departe de a pretinde să facă „dispariția contradicției” pe care Max Born a crezut-o că ar putea să se realizeze cu o abordare statistică, de Broglie a extins dualitatea undă-particulă la toate particulele (și la cristale care au dezvăluit efectele difracției) și a extins principiul dualității la legile naturii.
Ultima sa lucrare a făcut un singur sistem de legi din cele două mari sisteme de termodinamică și mecanică:
Când Boltzmann și continuatorii săi și-au dezvoltat interpretarea statistică a termodinamicii, s-ar fi putut considera că termodinamica este o ramură complicată a dinamicii . Dar, cu ideile mele actuale, este „Dinamica care pare a fi o ramură simplificată a Termodinamicii. Cred că, dintre toate ideile pe care le-am introdus în teoria cuantică în ultimii ani, este acea idee care este, de departe, cea mai importantă și cea mai profundă.
Această idee pare să se potrivească dualității continue – discontinue, deoarece dinamica sa ar putea fi limita termodinamica atunci când sunt postulate tranzițiile la limite continue. Este, de asemenea, apropiată de cea a lui Leibniz, care a susținut necesitatea „principiilor arhitectonice” pentru a completa sistemul legilor mecanice.
Cu toate acestea, potrivit lui, există mai puțină dualitate, în sensul opoziției, decât sinteza (una este limita celeilalte), iar efortul de sinteză este constant conform lui, ca în prima sa formula, în care primul membru se referă la mecanică și al doilea la optică:
mc 2 = h ν {\ displaystyle mc ^ {2} = h \ nu}
Teoria neutrino a lightEdit
ceastă teorie, care datează din 1934, introduce ideea că fotonul este echivalent cu fuziunea a doi neutrini Dirac.
Arată că mișcarea centrului de greutate al acestor două particule se supune lui Maxwell ecuații – ceea ce implică faptul că neutrino și foton au amândouă mase de repaus care sunt diferite de zero, deși foarte scăzute. Este o încercare de a reuni cele mai îndepărtate trei principii ale fizicii: principiile Fermat, Maupertuis și Carnot.
În această lucrare, acțiunea devine un fel de opus entropiei, printr-o ecuație care leagă singurele două dimensiuni universale ale formei:
acțiune h = – entropie k {\ displaystyle {{\ text {action}} \ over h} = – {{ \ text {entropy}} \ peste k}}