Hva er bølger?
Matterbølger, også kalt de Broglie-bølger, er den bølgelignende naturen til all materie, inkludert atomene som utgjør kroppen din.Et av de første og viktigste funnene av kvantefysikk er at elektroner har en dobbel bølgepartikkel.Det viste seg snart at all materie har denne dobbelte naturen, men fordi konvensjonell materie har et høyt momentum i forhold til elektroner, er bølgelengden til materiens bølger veldig liten, og i de fleste tilfeller knapt merkbar.For eksempel er bølgelengden til saken som utgjør en person i størrelsesorden 10 −35 meter , langt mindre enn det som kan observeres ved hjelp av gjeldende målingsteknologier.
Begrepet materiebølger ble først belyst av den franske fysikeren LouisDe Broglie, som utvidet tidlige teorier foreslått av Albert Einstein, Max Planck og Neils Bohr.Bohr studerte først og fremst kvanteatferden til hydrogenatomer, mens de Broglie prøvde å utvide disse ideene for å bestemme en bølgelengde -ligning for all materie.De Broglie kom med en teori og presenterte den i sin doktorgradsavhandling fra 1924, som han ble tildelt Nobelprisen for fysikk i 1929. Dette var den første saken der Nobelprisen ble tildelt for en doktorgradsavhandling.
De Broglie-forholdene beskriver den doble bølgepartikelen til all materie.Disse relasjonene sier at bølgelengden til en partikkel er omvendt proporsjonal med dens momentum (massetiderhastighet) og frekvensen er proporsjonal med dens kinetiske energi, som er en rammeavhengig (relativ) verdi.Dermed har partikler med lav momentum, for eksempel elektroner ved romtemperatur, en de Broglie -bølgelengde på omtrent 8 nanometer.Partikler med enda lavere momentum, så som heliumatomer ved temperaturer på bare noen få nanokelvins, kan ha materiebølger med bølgelengder så lenge som noen få mikron.Under slike uvanlige forhold blir realitetene i kvanteverdenen nesten ført opp i et makroskala-riket. De Broglies teorier om materiebølger ble bekreftet i 1927, da Bell Labs forskere Lester Germer og Clinton Davisson avfyrte sakte bevegelige elektroner på enKrystallinsk nikkelmål.Det resulterende diffraksjonsmønsteret demonstrerte de bølgelignende egenskapene til elektronene, likt de som er kjent for å vises av fotoner som de i røntgenstråler.Saken bølger var bare i stand til å bli observert i dette tilfellet fordi elektronene som ble brukt for å produsere dem hadde veldig lavt fart.Siden 1927 er den bølge-lignende naturen til forskjellige andre elementære partikler påvist empirisk.