La théorie des cordes: l'hypothèse de Broglie de

L'hypothèse de Broglie stipule que les particules de matière ont également eu des longueurs d'onde et peuvent se comporter comme des ondes, tout comme l'ont fait les photons. La théorie des cordes dira plus tard que les deux types de particules - matière et d'énergie - sont des manifestations de cordes vibrantes, mais qui est d'environ 50 ans sur la route du temps de de Broglie. Il a proposé sa théorie en 1923.

Ici a été dé la ligne de Broglie de motivation de la nouvelle théorie audacieuse. Sous la relativité restreinte, matière et l'énergie sont des manifestations différentes de la même chose. Le photon, une particule d'énergie, a une longueur d'onde qui lui est associée. Par conséquent, les particules de la matière, telles que des électrons, devraient également avoir des longueurs d'onde. Sa thèse de doctorat a entrepris de calculer ce que la longueur d'onde (et d'autres propriétés des ondes) devraient être.

Deux ans plus tard, deux physiciens américains ont démontré l'expérience de de Broglie en effectuant des expériences qui ont montré des motifs d'interférence avec des électrons, comme le montre cette figure. (L'expérience de 1925 pas réellement une expérience de la double fente, mais il a montré clairement l'interférence. L'expérience de la double fente avec des électrons a été menée en 1961.)

Ce comportement a montré que toute loi régie photons quantiques également régies particules. La longueur d'onde de particules telles que des électrons est très faible par rapport au photon. Pour les plus grands objets, la longueur d'onde est encore plus petit encore, devenant rapidement si petite que pour devenir imperceptible.

Voilà pourquoi ce genre de comportement ne se présente pas pour des objets plus grands. Si vous jeté des balles de baseball à travers les deux fentes, vous ne remarquez pas un motif d'interférence.

Pourtant, cela a laissé ouverte la question de ce qui était à l'origine le comportement des ondes dans ces particules d'énergie ou de matière. La réponse serait au cœur du nouveau champ de la mécanique quantique.

Vous pouvez imaginer le problème si vous regardez la façon dont l'expérience est mis en place dans ce chiffre. L'onde de lumière passe à travers les deux fentes, et voilà pourquoi les ondes interfèrent les uns avec les autres. Mais un électron - ou un photon, d'ailleurs - ne peut passer à travers les deux fentes dans le même temps, si vous pensez d'eux la façon dont nous avons l'habitude de penser à eux-il doit prendre une fente.

Dans ce cas classique (où le photon est un objet solide qui a une certaine position), il ne devrait pas y avoir d'interférence. Le faisceau d'électrons devrait frapper l'écran en un seul endroit générale, comme si vous lançaient des balles de baseball à travers un trou contre un mur. (Ceci est la raison pour laquelle la physique quantique défie notre pensée classique sur les objets et a été jugée si controversée dans ses premières années.)

En fait, si vous fermez une des fentes, ceci est exactement ce qui arrive. Quand une fente est fermée, le motif d'interférence disparaît - les photons ou les électrons se rassemblent dans une seule bande qui se propage à partir du point le plus lumineux au centre.

Ainsi, les motifs d'interférence ne peuvent pas être expliqués par des particules qui rebondit sur le côté des fentes ou quelque chose comme ça normale. Il est un comportement véritablement étrange que besoin d'une solution véritablement étrange - sous la forme de la mécanique quantique.