String Theory: A Hipótese de Broglie

A hipótese de Broglie afirma que partículas de matéria também tinha comprimentos de onda e pode se comportar como ondas, assim como os fótons fez. A teoria das cordas, mais tarde dizer que ambos os tipos de partículas - a matéria e energia - são manifestações de cordas vibrantes, mas isso é cerca de 50 anos na estrada desde o tempo de de Broglie. Ele propôs sua teoria em 1923.

Aqui foi considerado de linha de raciocínio de Broglie para a nova teoria negrito. Sob a relatividade especial, matéria e energia eram manifestações diferentes da mesma coisa. O fotões, uma partícula de energia, tinha um comprimento de onda associado a ele. Portanto, partículas de matéria, tais como elétrons, também deve ter comprimentos de onda. Sua tese de doutorado estabelecido para calcular o comprimento de onda (e outras propriedades de onda) deve ser.

Dois anos mais tarde, dois físicos americanos demonstraram experiência de Broglie através da realização de experimentos que mostraram padrões de interferência com os elétrons, como mostrado nesta figura. (O experimento 1925 não foi realmente uma experiência da dupla fenda, mas mostrou a interferência claramente. O experimento de fenda dupla com elétrons foi realizado em 1961.)

Este comportamento mostrou que tudo o que de direito regido fótons quântica também regido partículas. O comprimento de onda de partículas, tais como o electrão é muito pequena em comparação com a de fotões. Para objetos maiores, o comprimento de onda é ainda menor, ainda assim, rapidamente se tornando tão pequena que se torne imperceptível.

É por isso que este tipo de comportamento não aparecer para objetos maiores. Se você jogou bolas através das duas fendas, você nunca iria notar um padrão de interferência.

Ainda assim, este deixou em aberto a questão sobre o que estava causando o comportamento ondulatório nestas partículas de energia ou matéria. A resposta seria no núcleo do novo campo da mecânica quântica.

Você pode imaginar o problema se você olhar para o modo como a experiência está configurado nesta figura. A onda de luz passa através ambos fendas, e é por isso que as ondas interferem uns com os outros. Mas um elétron - ou um fóton, para que o assunto - não pode passar pelas duas fendas ao mesmo tempo, se você pensa deles da maneira que estamos acostumados a pensar em eles- ele tem que escolher uma fenda.

Neste caso clássico (em que o fotão é um objecto sólido que tem uma certa posição), não deve haver qualquer interferência. O feixe de elétrons deve bater a tela em um ponto geral, assim como se você estivesse jogando bolas através de um buraco em uma parede. (É por isso que a física quântica desafia o nosso pensamento clássico sobre objetos e foi considerado tão controverso em seus primeiros anos.)

Na verdade, se você fechar uma das fendas, este é exatamente o que acontece. Quando uma fenda é fechada, o padrão de interferência desaparece - os fotões ou electrões em recolher uma única banda que se estende a partir do ponto mais brilhante no centro.

Assim, os padrões de interferência não podem ser explicados pelas partículas que saltam para fora do lado das fendas ou qualquer coisa que normal como. É um comportamento verdadeiramente estranho que exigia uma solução verdadeiramente estranho - na forma de mecânica quântica.