Wat zijn materie -golven?
Materie-golven, ook wel De Broglie-golven genoemd, zijn de golfachtige aard van alle materie, inclusief de atomen waaruit je lichaam bestaat.Een van de eerste en belangrijkste bevindingen van de kwantumfysica is dat elektronen een dubbele golf-deeltjeskarakter hebben.Het werd al snel duidelijk dat alle materie deze dubbele aard heeft, maar omdat conventionele materie een hoog momentum heeft ten opzichte van elektronen, is de golflengte van de materie -golven erg klein en in de meeste gevallen nauwelijks merkbaar.De golflengte van de zaak die een persoon vormt, bevindt zich bijvoorbeeld in de orde van 10 -35 meter , veel kleiner dan kan worden waargenomen met behulp van huidige meettechnologieën.
Het concept van materie -golven werd eerst opgehelderd door de Franse natuurkundige Louis LouisDe Broglie, die vroege theorieën uitbreidde voorgesteld door Albert Einstein, Max Planck en Neils Bohr.Bohr bestudeerde voornamelijk het kwantumgedrag van waterstofatomen, terwijl De Broglie probeerde deze ideeën uit te breiden om een golflengtevergelijking voor alle materie te bepalen.De Broglie kwam met een theorie en presenteerde deze in zijn PhD -scriptie uit 1924, waarvoor hij in 1929 de Nobelprijs voor natuurkunde kreeg. Dit was het eerste geval waarin de Nobelprijs werd toegekend voor een doctoraatsthesis.De De Broglie-relaties beschrijven de aard van de dubbele golfdeeltjes van alle materie.Deze relaties stellen dat de golflengte van een deeltje omgekeerd evenredig is met zijn momentum (massatijden snelheid) en de frequentie ervan is evenredig met zijn kinetische energie, die een frame-afhankelijke (relatieve) waarde is.Aldus hebben deeltjes met een laag momentum, zoals elektronen bij kamertemperatuur, een de Broglie -golflengte van ongeveer 8 nanometer.Deeltjes met nog lager momentum, zoals heliumatomen bij temperaturen van slechts enkele nanokelvines, kunnen materiële golven hebben met golflengten zo lang als een paar micron.Onder dergelijke ongebruikelijke omstandigheden worden de realiteit van de kwantumwereld bijna opgebracht in het macroschale rijk.
de broglies theorieën van materie golven werden bevestigd in 1927, toen Bell Labs-wetenschappers Lester Gmerer en Clinton Davisson langzaam bewegende elektronen op eenKristallijn nikkel doelwit.Het resulterende diffractiepatroon toonde de golfachtige kenmerken van de elektronen, vergelijkbaar met die waarvan bekend is dat ze worden weergegeven door fotonen zoals die in röntgenfoto's.De materiewolven konden in dit geval alleen worden waargenomen omdat de elektronen die werden gebruikt om ze te produceren een zeer laag momentum had.Sinds 1927 is de golfachtige aard van verschillende andere elementaire deeltjes empirisch aangetoond.