Biografía de Louis de Broglie

LOUIS VÍCTOR DE BROGLIE (físico francés, 1892-1987)

Louis nació en la ciudad costera de Dieppe, en Francia. cursó estudios de Diplomacia en la Universidad de La Sorbona, en París.Sin embargo, al conocer lo que hacía en su laboratorio de Física su hermano Maurice, lo llevó a iniciar los estudios de Física Teórica en la Universidad, en donde obtuvo el doctorado en Física, en el año 1924.La rapidez con la que alcanzó gran nivel y prestigio, se puede apreciar en el hecho de que, sólo cinco años más tarde, en 1924, la Academia Sueca de Ciencias le otorgó el Premio Nobel de Física.

El gran descubrimiento de Broglie fue la dualidad onda - partícula. Planteada en su tesis doctoral. Su pregunta era "si las ondas pueden comportarse como partículas ¿es posible que las partículas se comporten como ondas?

Partiendo de las ecuaciones de Albert Einstein acerca de las partículas denominadas cuantos de luz, de Broglie las relacionó con la constante de Ernest Plank y el momento aplicado a las longitudes de onda.

Consiguió unir ambas teorías en una sola y única ecuación.Decía que la dualidad onda-partícula era consecuencia de enfoques distintos a un mismo objeto, o como aplicar un nombre en inglés y en francés a un mismo objeto.

Las partículas elementales son como son y no siempre se comportan como nosotros esperamos.

En aquella época se pensaba que los electrones debían comportase como partículas típicas, excepto por el curioso modo de ubicarse en los distintos niveles de energía dentro del átomo.Sin embargo, el hecho que sólo existieran determinadas órbitas definidas por números enteros, sugirió a de Broglie que los electrones poseían características ondulatoria y, por lo tanto tener propiedades ondulatorias, como interferencia y modos normales de vibraciones de partículas que transportan una onda.Además, De Broglie pensaba que las ondas de luz están asociadas con partículas y sugirió que una partícula, tal como el fotón, estaba guiada en su trayectoria por la onda asociada a la que se encuentra ligada.

Modelo del átomo según Niels Bohr

El resultado de sus trabajos fue una descripción matemática completa del comportamiento de la luz, que incorporaba los resultados tanto de experimentos ondulatorios como corpusculares.Ya conocía la longitud correcta de las ondas de los electrones a partir de los estudios de  Einstein respecto al fenómeno fotoeléctrico.

La longitud de onda está relacionada con la frecuencia, y la frecuencia (según las ecuaciones de Einstein) podía relacionársela con el momento; de allí que de Broglie combinara en una ecuación el momento y la longitud de onda mediante una relación inversa donde la constante de proporcionalidad fuera la constante de Plank.

Dicha hipótesis atribuyó a toda partícula con impulso(p) (para una partícula de masa (m) y velocidad (v), p=m.v) una onda asociada, cuya longitud de onda es: l=h/p (h es una constante universal, llamada constante de Planck)

Según esta ecuación, a los electrones (que por tener una masa muy pequeña, tenían un momento muy pequeño) les correspondía la longitud de onda más corta hasta entonces conocida.

Cuando Einstein recibió una copia del trabajo de Louis de Broglie, inmediatamente se dio cuenta la importancia de este trabajo y pasó la noticia a Max Born, en Götingen, Alemania.Poco después, cuando Erwin Schrödinger realizó una nueva teoría de la estructura atómica que incorporaba y ampliaba la idea de Louis de Broglie, los experimentalistas consideraron la necesidad real de comprobar la hipótesis de la onda del electrón mediante la realización de experimentos de difracción. En este momento, gracias a la genialidad de Louis de Broglie, se produjo la total ruptura con la física clásica, al tomar conciencia que no sólo los fotones y electrones sino todas las partículas y todas las ondas son , de hecho, una mezcla de ondas y partículas.Todas las imágenes que uno pueda hacerse  del átomo son falsas y no existe una analogía física que permita entender cómo funciona el interior de un átomo. El átomo, ese universo pequeñísimo donde las "cosas" no se comportan como lo esperamos, posee características que nuestro "sentido común" no sirve en absoluto para entenderlas.

En el contexto de la física clásica, el modelo corpuscular de la luz (según el cual está constituida por fotones) y el modelo ondulatorio (según el cual consiste en la propagación del campo electromagnético) son incompatibles. Pero en el marco de la física cuántica, ambos comportamientos de la luz, que parecían contradictorios, se pudieron integrar en un modelo coherente. 

También dos haces de electrones pueden producir interferencias y así se comprueba en un experimento consistente en hacerlos pasar a través de una rendija doble o múltiple. Estas interferencias se producen aunque los electrones se lancen de uno en uno hacia las rendijas, de manera que el resultado observado en la pantalla no es fruto de un proceso estadístico producido por la incidencia de un número elevado de electrones, sino que realmente cada electrón interfiere consigo mismo.

(MIRAR VIDEO)Este mismo concepto de dualidad onda-partícula se aplica a los fotones, las entidades de masa nula que forman la luz. Un fotón tiene un comportamiento corpuscular, por ejemplo, cuando colisiona con otros fotón o, como ocurre en el efecto fotoeléctrico, con partículas (electrones, protones...), pero un haz luminoso (un haz de fotones) manifiesta un

comportamiento ondulatorio (onda electromagnética) cuando, por ejemplo, se difracta, se polariza o produce interferencias luminosas.

CONCLUSIÓN:

La dualidad onda-partícula es el hecho de que un electrón cuando realizamos un experimento para ver su naturaleza como partícula (onda) se comporte como una partícula (onda), siendo fiel reflejo del principio de incertidumbre de Heisenberg, la complementaridad de Bohr, el hecho de que el experimento altera la “naturaleza” del sistema cuántico medido. Muchos experimentos han demostrado esta “doble” naturaleza del electrón (en realidad el electrón no es ni una onda, ni una partícula, sino que es otra cosa que puede ser observada como partícula u onda, según el experimento, pero que no sabemos observar de ninguna otra forma).

La dualidad onda-partícula, el principio de incertidumbre y la incapacidad de nuestro sentido común para comprender el comportamiento de la materia a escala atómica.

MÁS INFORMACION SOBRE TEORÍA DE BROGLIE:

http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-09.html