Hvad er Matter Waves?
Materielle bølger, også kaldet de Broglie-bølger, er den bølgelignende natur af al materie, inklusive de atomer, der udgør din krop. Et af de første og vigtigste fund i kvantefysik er, at elektroner har en dobbelt bølgepartikel. Det viste sig snart, at al materie har denne dobbelte karakter, men fordi konventionelt stof har et højt momentum i forhold til elektroner, er bølgelængden for stofbølgerne meget lille og i de fleste tilfælde næppe mærkbar. F.eks. Er bølgelængden af det stof, der udgør en person, i størrelsesordenen 10 −35 meter , langt mindre end man kan se ved hjælp af nuværende målingsteknologier.
Begrebet stofbølger blev først belyst af den franske fysiker Louis de Broglie, der udvidede de tidlige teorier foreslået af Albert Einstein, Max Planck og Neils Bohr. Bohr studerede primært kvanteadfærden hos brintatomer, hvorimod de Broglie forsøgte at udvide disse ideer til at bestemme en bølgelængde ligning for al materie. De Broglie kom med en teori og præsenterede den i sin ph.d.-afhandling fra 1924, som han blev tildelt Nobelprisen for fysik i 1929. Dette var det første tilfælde, hvor Nobelprisen blev tildelt for en ph.d.-afhandling.
Ligninger, der er kendt som de Broglie-relationer, beskriver den dobbelte bølge-partikel karakter af al materie. Disse forhold angiver, at bølgelængden af en partikel er omvendt proportional med dens momentum (masse gange hastighed), og dens frekvens er proportional med dens kinetiske energi, som er en rammeafhængig (relativ) værdi. Partikler med lavt momentum, såsom elektroner ved stuetemperatur, har således en de Broglie-bølgelængde på ca. 8 nanometer. Partikler med endnu lavere momentum, såsom heliumatomer ved temperaturer på kun et par nanoKelvin, kan have stofbølger med bølgelængder så længe som et par mikron. Under sådanne usædvanlige forhold bliver kvanteverdens realiteter næsten bragt op i makroskalaområdet.
De Broglies teorier om stofbølger blev bekræftet i 1927, da Bell Labs-forskerne Lester Germer og Clinton Davisson fyrede langsomt bevægende elektroner mod et krystallinsk nikkelmål. Det resulterende diffraktionsmønster demonstrerede de bølgelignende egenskaber for elektronerne, svarende til dem, der vides at blive vist ved fotoner, såsom dem i røntgenstråler. Stoffbølger kunne kun observeres i dette tilfælde, fordi elektronerne, der blev brugt til at producere dem, havde meget lavt momentum. Siden 1927 er den bølgelignende natur af forskellige andre elementære partikler blevet vist empirisk.