La dualidad onda-partícula; el “gigante” de Broglie.

El 15 de agosto de 1892, nacía el físico francés Luis de Broglie (Dieppe, Francia; 15 de agosto de 1892-París, 19 de marzo de 1987).

broglieCursó estudios en el Lyceé Janson de Sailly en París donde terminaba su educación secundaria en 1909. A los 18 años, después de terminar un trabajo de investigación histórica, se decidió a estudiar física, licenciándose en 1913 y doctorándose en 1924.

Fue profesor de física teórica en la Universidad de París (1928), en el Instituto Henri Poincaré, hasta 1962.  En 1932 obtuvo una cátedra de física teórica en la Facultad de Ciencias de París .Miembro de la Academia de Ciencias (1933) y de la Academia francesa (1943), Secretario permanente de la Academia de Ciencias (1942) y consejero de la Comisión de Energía Atómica Francesa (1945).

Fue galardonado en 1929 con el Premio Nobel de Física, por su descubrimiento de la naturaleza ondulatoria del electrón, conocida como hipótesis de De Broglie. También recibió la Legión de Honor, en 1961 fue nombrado Caballero de la Gran Cruz de la Legión de Honor.

Sirvió en el ejército durante la Primera Guerra Mundial, en la estación de telegrafía sin hilos de la Torre Eiffel.

De Broglie era un físico teórico alejado de los experimentalistas o los ingenieros. En 1924  ante la Facultad de Ciencias de la Universidad de París  presentó una tesis doctoral titulada: Recherches sur la théorie des quanta (Investigaciones sobre la teoría cuántica) introduciendo los electrones como ondas. Este trabajo presentaba por primera vez la dualidad onda corpúsculo característica de la mecánica cuántica. Su trabajo se basaba en los trabajos de Einstein y Planck.

Luis de Broglie escribió: «En la óptica, durante siglos se despreciaba demasiado el método corpuscular de análisis en comparación con el ondulatorio. ¿No es que en la teoría de las micropartículas se incurría en un error inverso?»

La dualidad onda-corpúsculo, también llamada dualidad onda-partícula, postula que todas las partículas presentan propiedades de onda y partícula. Más específicamente, como partículas pueden presentar interacciones muy localizadas y como ondas exhiben el fenómeno de la interferencia.

De acuerdo con la física clásica existen diferencias entre onda y partícula. Una partícula ocupa un lugar en el espacio y tiene masa mientras que una onda se extiende en el espacio caracterizándose por tener una velocidad definida y masa nula.

broglie2Actualmente se considera que la dualidad onda-partícula es un concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa.

Éste es un hecho comprobado experimentalmente en múltiples ocasiones.

La asociación de partículas con ondas implicaba la posibilidad de construir un microscopio electrónico de mucha mayor resolución que cualquier microscopio óptico al trabajar con longitudes de onda mucho menores.

Para postular esta propiedad de la materia De Broglie se basó en la explicación del efecto fotoeléctrico, que poco antes había dado Albert Einstein sugiriendo la naturaleza cuántica de la luz. Para Einstein, la energía transportada por las ondas luminosas estaba cuantizada, distribuida en pequeños paquetes de energía o cuantos de luz, que más tarde serían denominados fotones, y cuya energía dependía de la frecuencia de la luz a través de la relación de la constante de Planck. Albert Einstein proponía de esta forma, que en determinados procesos las ondas electromagnéticas que forman la luz se comportan como corpúsculos. De Broglie se preguntó que por qué no podría ser de manera inversa, es decir, que una partícula material (un corpúsculo) pudiese mostrar el mismo comportamiento que una onda.

Después de la teoría ondulatoria de la materia de Broglie llega la ecuación de onda de Schrödinger.
Esta hipótesis se confirmó tres años después para los electrones, con la observación de los resultados del experimento de la doble rendija de Young en la difracción de electrones en dos investigaciones independientes. En la Universidad de Aberdeen, George Paget Thomson pasó un haz de electrones a través de una delgada placa de metal y observó los diferentes esquemas predichos. En los Laboratorios Bell, Clinton Joseph Davisson y Lester Halbert Germer guiaron su haz a través de una celda cristalina.

broglie3Los esquemas de interferencias eran precisamente los que usara Young  servían para probar la naturaleza ondulatoria de los electrones. Midiendo las bandas de interferencia se pudo calcular la longitud de onda asociada con los electrones, y esta longitud resultó ser de 1,65 unidades Ångström (casi exactamente lo que había previsto De Broglie).

La ecuación de De Broglie se puede aplicar a toda la materia. Los cuerpos macroscópicos, también tendrían asociada una onda, pero, dado que su masa es muy grande, la longitud de onda resulta tan pequeña que en ellos se hace imposible apreciar sus características ondulatorias.

Entre sus numerosas obras figuran: Physique et microphysique (1947), Continu et discontinu en physique moderne (1950), Mécanique ondulatoire du photon et théorie quantique des champs (1957), Eléments de théorie des quanta et de mécanique ondulatoire (1959) e Introduction á la nouvelle théorie des particules de M. J. P. Vigier(1961).

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Publicado el 15 agosto, 2015 en Física. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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