Vad är Matter Waves?
Materiella vågor, även kallade de Broglie-vågor, är vågliknande natur i all materia, inklusive de atomer som utgör din kropp. Ett av de första och viktigaste resultaten från kvantfysiken är att elektroner har en dubbel vågpartikelkaraktär. Det visade sig snart att all materia har denna dubbla karaktär, men eftersom konventionell materia har en hög fart i förhållande till elektroner, är våglängden för materievågorna mycket liten och i de flesta fall knappt märkbar. Till exempel är våglängden för den materia som utgör en person i storleksordningen 10 −35 meter , mycket mindre än vad som kan observeras med hjälp av nuvarande mätteknik.
Begreppet materievågor belyses först av den franska fysikern Louis de Broglie, som utvidgade tidiga teorier som föreslagits av Albert Einstein, Max Planck och Neils Bohr. Bohr studerade främst kvantbeteendet hos väteatomer, medan de Broglie försökte utvidga dessa idéer för att bestämma en våglängdsekvation för all materia. De Broglie kom med en teori och presenterade den i sin doktorsavhandling 1924, för vilken han tilldelades Nobelpriset för fysik 1929. Detta var det första fallet där Nobelpriset tilldelades för en doktorsavhandling.
Ekvationer kända som de Broglie-relationerna beskriver den dubbla våg-partikeln hos alla materier. Dessa relationer anger att våglängden för en partikel är omvänt proportionell mot dess momentum (massa gånger hastighet) och dess frekvens är proportionell mot dess kinetiska energi, vilket är ett ramberoende (relativt) värde. Således har partiklar med låg fart, såsom elektroner vid rumstemperatur, en De Broglie våglängd på cirka 8 nanometer. Partiklar med ännu lägre fart, såsom heliumatomer vid temperaturer på bara några få nanoKelvin, kan ha materievågor med våglängder så länge som några mikron. Under sådana ovanliga förhållanden tas verkligheten i kvantvärlden nästan upp i makroskalens rike.
De Broglies teorier om materievågor bekräftades 1927, när Bell Labs-forskarna Lester Germer och Clinton Davisson sköt långsamt rörliga elektroner mot ett kristallint nickelmål. Det resulterande diffraktionsmönstret demonstrerade de vågliknande egenskaperna hos elektronerna, liknande de som är kända för att visas av fotoner såsom de i röntgenstrålar. Materialvågorna kunde bara observeras i detta fall eftersom elektronerna som användes för att producera dem hade mycket låg fart. Sedan 1927 har vågliknande karaktär av olika andra elementära partiklar visats empiriskt.