Röntgen- och fotoelektrisk effektfysikEdit
Louis de Broglies första verk (tidigt 1920-tal ) utfördes i laboratoriet för hans äldre bror Maurice och behandlade funktionerna i den fotoelektriska effekten och röntgenstrålarnas egenskaper. Dessa publikationer undersökte absorptionen av röntgenstrålar och beskrev detta fenomen med hjälp av Bohr-teorin, tillämpade kvantprinciper för tolkningen av fotoelektronspektra och gav en systematisk klassificering av röntgenspektra. Studierna av röntgenspektra var viktiga för att belysa strukturen hos de inre elektronskalena i atomer (optiska spektra bestäms av de yttre skalen). Resultaten av experiment som gjordes tillsammans med Alexandre Dauvillier avslöjade således bristerna i de befintliga scheman för distribution av elektroner i atomer; dessa svårigheter eliminerades av Edmund Stoner. Ett annat resultat var klargörandet av brist på Sommerfeld-formeln för att bestämma positionen för linjer i röntgenspektra; denna avvikelse eliminerades efter upptäckten av elektronsnurrningen. 1925 och 1926 nominerade Leningrads fysiker Orest Khvolson bröderna de Broglie till Nobelpriset för sitt arbete inom röntgenstrålning. artikel: De Broglie-hypotesen
Att studera röntgenstrålningens natur och diskutera dess egenskaper med sin bror Maurice, som ansåg att dessa strålar var en slags kombination av vågor och partiklar, bidrog till Louis de Broglie ” s medvetenhet om behovet av att bygga en teori som kopplar samman partikel- och vågrepresentationer. Dessutom var han bekant med Marcel Brillouins verk (1919–1922), som föreslog en hydrodynamisk modell av en atom och försökte relatera den till resultaten av Bohrs teori. Utgångspunkten i arbetet med Louis de Broglie var A. Einsteins idé om ljusets kvantiteter. I sin första artikel om detta ämne, som publicerades 1922, ansåg en fransk forskare svartkroppsstrålning som en gas av ljuskvantor och, med klassisk statistisk mekanik, härledde Wien strålningslagen inom ramen för en sådan representation. I sin nästa publikation försökte han förena begreppet ljuskvanta med fenomenen störning och diffraktion och kom till slutsatsen att det var nödvändigt att associera en viss periodicitet med kvantiteter. I detta fall tolkades ljuskvanta av honom som relativistiska partiklar med mycket liten massa.
Det återstod att utvidga vågövervägandena till alla massiva partiklar, och sommaren 1923 inträffade ett avgörande genombrott. De Broglie skisserade sina idéer i en kort anteckning ”Waves and quanta” (franska: Ondes et quanta, presenterad vid ett möte i Paris vetenskapsakademi den 10 september 1923), som markerade början på skapandet av vågmekanik. I denna uppsats föreslog forskaren att en rörlig partikel med energi E och hastighet v kännetecknas av någon intern periodisk process med frekvensen E / h {\ displaystyle E / h}, där h {\ displaystyle h} är Plancks konstant För att förena dessa överväganden, baserade på kvantprincipen, med idéerna om speciell relativitet tvingades de Broglie att associera en ”fiktiv våg” med en rörlig kropp, som fortplantas med hastigheten c 2 / v {\ displaystyle c ^ { 2} / v}. En sådan våg, som senare fick namnfasen, eller de Broglie-vågen, i processen för kroppsrörelse förblir i fas med den interna periodiska processen. Efter att ha undersökt rörelsen hos en elektron i en sluten omlopp, forskaren visade att kravet på fasmatchning leder direkt till kvant Bohr-Sommerfeld-tillstånd, det vill säga att kvantisera vinkelmomentet. I de två följande anteckningarna (rapporterade vid mötena den 24 september respektive 8 oktober), de Broglie kom fram till att t partikelhastigheten är lika med grupphastigheten för fasvågor, och partikeln rör sig längs det normala till ytor med samma fas. I allmänhet kan en partikels bana bestämmas med hjälp av Fermats princip (för vågor) eller principen om minsta verkan (för partiklar), vilket indikerar en koppling mellan geometrisk optik och klassisk mekanik.
Denna teori lade grunden för vågmekanik, den stöddes av Einstein, bekräftad av elektrondiffraktionsexperimenten från GP Thomson och Davisson och Germer, och generaliserades av Schrödingers arbete.
Denna generalisering var emellertid statistisk och godkändes inte av de Broglie, som sa ”att partikeln måste vara säte för en intern periodisk rörelse och att den måste röra sig i en våg för att förbli i fas med det ignorerades av de faktiska fysikerna fel att betrakta en vågutbredning utan lokalisering av partikeln, vilket var helt i strid med mina ursprungliga idéer. ”
Ur filosofisk synvinkel har denna teori om materievågor bidrog i hög grad till förstörelsens atomism. Ursprungligen trodde de Broglie att verklig våg (dvs. med en direkt fysisk tolkning) var associerad med partiklar. Faktum är att vågaspekten av materia formaliserades av en vågfunktion definierad av Schrödinger-ekvationen, som är en ren matematisk enhet som har en sannolik tolkning utan stöd av verkliga fysiska element. Denna vågfunktion ger vågbeteende till materia utan att verkliga fysiska vågor uppträder. Men fram till slutet av sitt liv återvände de Broglie till en direkt och verklig fysisk tolkning av materia-vågor, efter David Bohms arbete. De Broglie – Bohm-teorin är idag den enda tolkningen som ger materiell vågor verklig status och representerar kvantteorins förutsägelser.
Antagande av en intern klocka för elektronen Redigera
I hans Avhandling från 1924 antog de Broglie att elektronen har en intern klocka som utgör en del av mekanismen genom vilken en pilotvåg styr en partikel. Därefter har David Hestenes föreslagit en länk till Zitterbewegung som föreslogs av Erwin Schrödinger.
Även om försök att verifiera den interna klockhypotesen och mäta klockfrekvensen hittills inte är avgörande, är de senaste experimentella uppgifterna åtminstone kompatibla. med de Broglies gissningar.
Icke-ogiltighet och variation av massEdit
Enligt de Broglie har neutrino och foton vilmassor som är icke-noll, men mycket låga Att ett foton inte är helt masslöst påtvingas genom att hans teori är sammanhängande. För övrigt gjorde detta avslag på hypotesen om en masslös foton det möjligt för honom att tvivla på hypotesen om universums expansion.
Dessutom , trodde han att den verkliga massan av partiklar inte är konstant, utan variabel, och att varje partikel kan representeras som en termodynamisk maskin motsvarande en cyklisk integrerad verkan.
Generalisering av principen om minsta åtgärd Redigera
I andra delen av hans 1924 avhandling, använde de Broglie ekvivalensen av den mekaniska principen om minst verkan med Fermats optiska princip: ”Fermats” princip tillämpas på fasvågor är identisk med Maupertuis-principen som tillämpas på den rörliga kroppen; de möjliga dynamiska banorna för den rörliga kroppen är identiska med vågens möjliga strålar. ”Denna likvärdighet påpekades av Hamilton ett sekel tidigare och publicerades av honom omkring 1830, i en era där ingen erfarenhet gav bevis för de grundläggande principerna. att fysiken var involverad i beskrivningen av atomfenomen.
Fram till sitt slutliga verk verkade han vara den fysiker som mest sökte den dimension av handling som Max Planck, i början av 1900-talet, hade visat sig vara den enda universella enheten (med sin entropidimension).
Dualiteten i naturlagarna Redigera
Långt ifrån att hävda att ”motsägelsen försvinner” som Max Born trodde kunde uppnås med ett statistiskt tillvägagångssätt, de Broglie utvidgade våg-partikel dualitet till alla partiklar (och till kristaller som avslöjade effekterna av diffraktion) och utvidgade dualitetsprincipen till naturlagarna.
Hans sista arbete gjorde ett enda system av lagar från de två stora system för termodynamik och mekanik:
När Boltzmann och hans fortsättare utvecklade sin statistiska tolkning av termodynamik, kunde man ha ansett termodynamik som en komplicerad gren av dynamiken . Men med mina faktiska idéer är det Dynamik som verkar vara en förenklad gren av termodynamik. Jag tror att av alla idéer som jag har introducerat i kvantteorin under de senaste åren är det den idén som är, den absolut viktigaste och mest djupgående.
Den tanken verkar matcha den kontinuerliga – diskontinuerliga dualiteten, eftersom dess dynamik kan vara gränsen för dess termodynamik när övergångar till kontinuerliga gränser postuleras. Det ligger också nära Leibniz, som framhöll nödvändigheten av ”arkitektoniska principer” för att komplettera systemet med mekaniska lagar.
Men enligt honom finns det mindre dualitet, i betydelsen av opposition, än syntes (en är gränsen för den andra) och ansträngningen för syntes är konstant enligt honom, som i hans första formel, där den första medlemmen avser mekanik och den andra optiken:
mc 2 = h ν {\ displaystyle mc ^ {2} = h \ nu}
Neutrino teori om ljusEdit
Denna teori, som dateras från 1934, introducerar idén att foton motsvarar fusionen av två Dirac-neutriner.
Det visar att rörelsen av tyngdpunkten för dessa två partiklar följer Maxwell ekvationer – det innebär att neutrino och foton båda har vilmassor som inte är noll, men mycket låga.
Dold termodynamikRedigera
De Broglie s sista idé var den dolda termodynamiken av isolerade partiklar. Det är ett försök att sammanföra fysikens tre längsta principer: principerna för Fermat, Maupertuis och Carnot.
I detta arbete blir handling en slags motsats till entropi, genom en ekvation som relaterar de enda universella dimensionerna i formen:
åtgärd h = – entropi k {\ displaystyle {{\ text {action}} \ över h} = – {{ \ text {entropy}} \ över k}}