¿Qué son las olas de materia?

Las ondas de materia, también llamadas ondas de Broglie, son la naturaleza similar a la ola de toda la materia, incluidos los átomos que componen su cuerpo. Uno de los primeros y más importantes hallazgos de la física cuántica es que los electrones tienen una naturaleza de partícula de doble onda. Pronto se hizo evidente que toda la materia tiene esta doble naturaleza, pero debido a que la materia convencional tiene un alto impulso en relación con los electrones, la longitud de onda de las ondas de la materia es muy pequeña y, en la mayoría de los casos, apenas es notable. Por ejemplo, la longitud de onda del asunto que constituye una persona es del orden de 10 −35 metros , mucho más pequeño de lo que puede observarse utilizando tecnologías de medición actuales.

El concepto de ondas de materia fue aclarado por primera vez por el físico francés de Broglie, quien estaba extendiendo las teorías tempranas propuestas por Albert Einstein, Max, y Neils. Bohr estudió principalmente el comportamiento cuántico de los átomos de hidrógeno, mientras que De Broglie intentó extender estas ideas para determinar una ecuación de longitud de onda para toda la materia.. A Broglie se le ocurrió una teoría y la presentó en su tesis doctoral de 1924, por lo que recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Este fue el primer caso en el que se otorgó el Premio Nobel por una tesis doctoral.

Las ecuaciones conocidas como las relaciones de Broglie describen la naturaleza de partículas de ondas duales de toda la materia. Estas relaciones indican que la longitud de onda de una partícula es inversamente proporcional a su impulso (velocidad de masa) y su frecuencia es proporcional a su energía cinética, que es un valor dependiente del marco (relativo). Por lo tanto, las partículas con bajo impulso, como los electrones a temperatura ambiente, tienen una longitud de onda de Broglie de aproximadamente 8 nanómetros. Las partículas con un impulso aún más bajo, como los átomos de helio a temperaturas de solo unas pocas nanokelvinas, pueden tener ondas de materia con longitudes de onda hasta unos pocos micras. En condiciones tan inusuales, las realidades del mundo cuántico son todoLa mayoría se mencionó en un reino de la macroescala.

Las teorías de la materia de

de Broglie se confirmaron en 1927, cuando los científicos de Bell Labs Lester Germer y Clinton Davisson dispararon electrones de movimiento lento a un objetivo de níquel cristalino. El patrón de difracción resultante demostró las características similares a la onda de los electrones, similares a las que se sabe que se muestran por fotones como las de las radiografías. Las ondas de materia solo se podían observar en este caso porque los electrones utilizados para producirlas tenían un impulso muy bajo. Desde 1927, la naturaleza similar a la onda de varias otras partículas elementales se ha demostrado empíricamente.