Uzun bir yalnızlık ve meditasyon içinde düşündükten sonra, 1923 yılında aniden Einstein'ın 1905'te yaptığı keşfin tüm madde parçacıklarına ve özellikle elektronlara genişletilerek genelleştirilmesi gerektiği fikri aklıma geldi.
Louis Victor Pierre Raymond de Broglie, 7. Broglie Dükü, kuantum teorisine çığır açan katkılarda bulunan Fransız fizikçi ve aristokrattı. 1924 yılındaki doktora tezinde, elektronların dalga doğasını ortaya koydu ve tüm maddenin dalga özelliklerine sahip olduğunu öne sürdü. Bu kavram de Broglie hipotezi olarak bilinir, dalga-parçacık dualitesinin bir örneğidir ve kuantum mekaniği teorisinin merkezi bir parçasını oluşturur.
De Broglie, 1927'de maddenin dalgamsı davranışı ilk kez deneysel olarak gösterilip gösterilmesinden sonra 1929'da Fizik Nobel Ödülü'nü kazandı.
1925 pilot-dalga modeli ve de Broglie tarafından keşfedilen parçacıkların dalgamsı davranışı Erwin Schrödinger tarafından dalga mekaniğinin formülasyonunda kullanılmıştır. Pilot-dalga modeli ve yorumlaması daha sonra terk edilmiş ve 1952'de David Bohm tarafından yeniden keşfedilip geliştirilene kadar kuantum formalizmi lehine bırakılmıştır.
Louis de Broglie, 1944'te Académie française'nin 1 numaralı koltuğunu işgal etmek için seçilen on altıncı üyeydi ve Fransız Bilimler Akademisi'nin Daimi Sekreteri olarak görev yaptı. De Broglie, çok uluslu bir laboratuvar kurulması için çağrıda bulunan ilk üst düzey bilim insanı oldu ve bu öneri Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü CERN'in kurulmasına yol açtı.
Biyografi
Köken ve eğitim
Louis de Broglie, temsilcileri birkaç yüzyıl boyunca Fransa'da önemli asker ve siyasi görevler işgal eden ünlü Broglie aristokrat ailesine mensuptu. Gelecekteki fizikçinin babası Louis-Alphonse-Victor, 5. Broglie Dükü, Napolyon Generali Philippe Paul, comte de Ségur'un kızı Pauline d'Armaille ile evliydi. Beş çocuk sahibi oldular; Louis'in yanı sıra bunlar: Albertina 1872–1946, daha sonra Marquise de Luppé; Maurice 1875–1960, daha sonra ünlü deneysel fizikçi; Philip 1881–1890, Louis'in doğumundan iki yıl önce ölen ve Pauline, Comtesse de Pange 1888–1972, daha sonra ünlü yazar. Louis, Dieppe, Seine-Maritime'de doğdu. Ailede en küçük çocuk olarak Louis nispeten yalnızlık içinde büyüdü, çok okudular, özellikle siyasi tarihe ilgi duydu. Çocukluğundan itibaren iyi bir hafızası vardı ve bir tiyatro oyunundan bir pasajı doğru bir şekilde okuyabilir veya Fransa Üçüncü Cumhuriyeti'nin bakanlarının tam bir listesini verebilirdi. Onun için devlet adamı olarak büyük bir gelecek öngörülmüştü.
De Broglie insani bilimlerde bir kariyer düşünmüştü ve tarihte ilk derecesini aldı. Daha sonra dikkatini matematik ve fiziğe çevirdi ve fizik alanında derece aldı. 1914'te Birinci Dünya Savaşı'nın başlaması ile radio iletişiminin geliştirilmesine ordu hizmetlerini sundu.
Asker hizmet
Mezun olduktan sonra Louis de Broglie sıfır sapör olarak zorunlu hizmeti yapmak için mühendislik kuvvetlerine katıldı. Fort Mont Valérien'de başladı, ancak kısa süre sonra kardeşinin girişimiyle Wireless Communications Service'e gönderildi ve radio verici bulunduğu Eiffel Kulesi'nde çalıştı. Louis de Broglie, Birinci Dünya Savaşı boyunca tamamen teknik konularla ilgilenirken asker hizmetinde kaldı. Özellikle Leon Brillouin ve kardeşi Maurice ile birlikte denizaltılarla kablosuz haberleşme kurulmasına katıldı. Prens Louis, Ağustos 1919'da adjudant rütbesiyle terhis edildi. Daha sonra bilim insanı, onu ilgilendiren bilimin temel sorunlarından yaklaşık altı yıl uzak kalmak zorunda kaldığını pişman oldu.
Bilimsel ve pedagojik kariyer
1924 tarihli tezi Recherches sur la théorie des quanta Kuantum Teorisi Üzerine Araştırma, elektron dalgaları teorisini tanıttı. Bu, Max Planck ve Albert Einstein'ın ışık üzerine çalışmalarına dayanan maddenin dalga-parçacık dualitesi teorisini içeriyordu. Bu araştırma, herhangi bir hareket eden parçacık veya nesnenin ilişkili bir dalgaya sahip olduğunu belirten de Broglie hipoteziyle sonuçlandı. De Broglie böylece fizikta yeni bir alan yarattı, mécanique ondulatoire veya dalga mekaniği, enerji dalgası ve madde parçacığının fiziğini birleştirdi. Bunun için 1929'da Fizik Nobel Ödülü'nü kazandı.
Geç kariyerinde de Broglie, kuantum mekanik teorisine hakim olan tamamen olasılıksal modellere karşı çıkarak dalga mekaniğinin nedensel bir açıklamasını geliştirmek için çalıştı; bu, 1950'lerde David Bohm tarafından rafine edildi. Teori o zamandan beri De Broglie–Bohm teorisi olarak bilinmektedir.
Kesinlikle bilimsel çalışmanın yanı sıra de Broglie, modern bilimsel keşiflerin değeri de dahil olmak üzere bilimin felsefesi hakkında düşündü ve yazdı.
De Broglie, 1933'te Académie des sciences üyesi oldu ve 1942'den itibaren akademinin daimi sekreteri oldu. Le Conseil de l'Union Catholique des Scientifiques Francais'e katılması için çağrıldı ancak dini olmadığı için reddetti. 12 Ekim 1944'te, matematikçi Émile Picard'ın yerine Académie Française'ye seçildi. Akademisyen üyelerin işgal sırasında ölmeleri ve hapsedilmesi ve savaşın diğer etkileri nedeniyle, Académie seçim için yirmi üyenin asgari sayısını karşılayamadı; ancak olağanüstü koşullar nedeniyle, mevcut on yedi üye tarafından oybirliğine seçilmesi kabul edildi. Akademi tarihinde benzersiz bir olayda, kendi kardeşi Maurice tarafından üye olarak kabul edildi, Maurice 1934'te seçilmişti. UNESCO, 1952'de bilimsel bilgiyi popülerleştirme çalışmaları için kendisine ilk Kalinga Ödülü'nü verdi ve 23 Nisan 1953'te Royal Society'nin Yabancı Üyesi seçildi.
Louis, 1960'ta fizikçi olan kardeşi Maurice, 6. Broglie Dükü'nün varisiz ölümü üzerine 7. Broglie Dükü oldu.
1961'de Légion d'honneur'de Grand Cross şövalyeliği unvanı aldı. De Broglie, endüstri ve bilimi birbirine yaklaştırma çabalarından dolayı 1945'te Fransa Yüksek Atom Enerjisi Komisyonu'na danışman olarak atandı. Henri Poincaré Enstitüsü'nde uygulanan mekanik merkezi kurdu ve burada optik, sibernetik ve atom enerjisi araştırmaları yapıldı. Uluslararası Kuantum Moleküler Bilim Akademisi'nin oluşturulmasını ilham verdi ve erken bir üyeydi. Cenaze merasimi 23 Mart 1987'de Saint-Pierre-de-Neuilly Kilisesi'nde yapıldı.
Louis hiç evlenmedi. Louveciennes'te öldüğünde, onun yerine uzak bir kuzen olan Victor-François, 8. Broglie Dükü tarafından halef olundu.
Bilimsel aktivite
X-ışını ve fotoelektrik etki fiziği
Louis de Broglie'nin ilk çalışmaları 1920'lerin başında başkemişi kardeşi Maurice'nin laboratuvarında yapılmış ve fotoelektrik etkinin özellikleri ve ışınların özelliklerini inceledi. Bu yayınlar X-ışınlarının emilimini inceledi ve bu fenomeni Bohr teorisini kullanarak tanımladı, kuantum ilkelerini fotoelektron spektrumlarının yorumlanmasına uyguladı ve X-ışını spektrumlarının sistematik bir sınıflandırmasını verdi. X-ışını spektrumlarının çalışmaları, atomların iç elektron kabuklarının yapısını aydınlatmak için önemliydi, optik spektrumlar dış kabuklarla belirlenir. Böylece Alexandre Dauvillier ile birlikte yürütülen deney sonuçları, atomlarda elektron dağılımı için var olan şemaların eksikliklerini ortaya çıkardı; bu zorluklar Edmund Stoner tarafından ortadan kaldırıldı. Bir diğer sonuç ise X-ışını spektrumlarında çizgilerin konumunu belirlemek için Sommerfeld formülünün yetersizliğinin aydınlatılması oldu; bu tutarsızlık elektron spininin keşfinden sonra ortadan kaldırıldı. 1925 ve 1926'da, Leningrad fizikçisi Orest Khvolson, de Broglie kardeşlerini X-ışınları alanındaki çalışmaları için Nobel Ödülü'ne aday gösterdi.
Madde ve dalga-parçacık dualitesi
X-ışını radyasyonunun doğasını incelemek ve bu ışınları dalga ve parçacıkların bir kombinasyonu olarak değerlendiren kardeşi Maurice ile özelliklerini tartışmak, Louis de Broglie'nin parçacık ve dalga temsillerini birbirine bağlayan bir teori oluşturma ihtiyacını fark etmesine katkı sağladı. Ek olarak, atom için hidrodinamik bir model önerip Bohr teorisinin sonuçlarıyla ilişkilendirmeye çalışan Marcel Brillouin'in 1919–1922 çalışmalarını tanıyordu. Louis de Broglie'nin çalışmasının başlangıç noktası A. Einstein'ın ışık kuantaları hakkındaki fikri idi. Bu konuda 1922'de yayınlanan ilk makalesinde, Fransız bilim insanı kara cisim radyasyonunu ışık kuantaları gazı olarak düşündü ve klasik istatistik mekaniğini kullanarak, böyle bir temsil çerçevesinde Wien radyasyon kanununu türetti. Bir sonraki yayınında, ışık kuantaları kavramını girişim ve kırınım fenomenleriyle uzlaştırmaya çalıştı ve kuantalarla belirli bir periyodiklık ilişkilendirmek gerektiği sonucuna vardı. Bu durumda, ışık kuantaları onun tarafından çok küçük kütlelibağıl parçacıklar olarak yorumlandı.
Dalga düşüncesini herhangi bir masif parçacığa genişletmek kaldı ve 1923 yazında belirleyici bir atılım meydana geldi. De Broglie fikirlerini kısa bir notta "Dalgalar ve kuantalar" Fransızca: Ondes et quanta, 10 Eylül 1923'te Paris Bilimler Akademisi toplantısında sunulan taslak halinde sundu, bu da dalga mekaniğinin oluşturulmasının başlangıcını işaretledi. Bu makalede bilim insanı, enerji E ve hızı v olan hareket eden bir parçacığın E / h frekansına sahip bir iç periyodik süreç ile karakterize edildiğini öne sürdü. Daha sonra faz veya de Broglie dalgası adını alan böyle bir dalga, vücut hareketinin sürecinde iç periyodik süreçle fazında kalır. Daha sonra kapalı bir yörüngede bir elektronun hareketi incelenmiş, bilim insanı faz eşlemesinin gereklilik olarak doğrudan kuantum Bohr-Sommerfeld koşuluna, yani açısal momentumun nicelleştirilmesine yol açtığını göstermiştir. 23 Eylül ve 8 Ekim tarihlerinde sırasıyla sunulan sonraki iki notada, de Broglie, parçacık hızının faz dalgalarının grup hızına eşit olduğu ve parçacığın eşit faz yüzeyine normal hareket ettiği sonucuna vardı. Genel durumda, bir parçacığın yörüngesi Fermat ilkesi dalgalar veya en az etki ilkesi parçacıklar için kullanılarak belirlenebilir; bu, geometrik optik ve klasik mekanik arasında bir bağlantı gösterir.
Bu teori dalga mekaniğinin temelini oluşturdu. Einstein tarafından desteklendi, G P Thomson ve Davisson ve Germer'in elektron kırınım deneyleri tarafından doğrulandı ve Schrödinger'in çalışması tarafından genelleştirildi.
Ancak bu genelleme istatistiksel idi ve de Broglie tarafından onaylanmadı, de Broglie "parçacığın bir iç periyodik hareketin merkezi olması ve fazında kalması için bir dalgada hareket etmesi gerektiği düşüncesinin fiilen fizikçiler tarafından göz ardı edildiğini, parçacığın lokalizasyonu olmaksızın bir dalga yayılmasını düşünmek hatalı olmaktadırken, bu benim orijinal fikirlerime oldukça zıttı" dedi.
Felsefi bir bakış açısından, bu madde-dalgaları teorisi geçmişteki atomizmin yıkılmasına büyük ölçüde katkı sağladı. Başlangıçta de Broglie, parçacıklarla ilişkili gerçek dalgaya, yani doğrudan fiziksel bir yoruma sahip olan dalgaya düşündü. Gerçekte, maddenin dalga yönü, saf matematik bir varlık olan, olasılıksal bir yoruma sahip olan Schrödinger denklemi tarafından tanımlanan bir dalga işlevi tarafından resmileştirildi, gerçek fiziksel öğelerin desteği olmadan. Bu dalga işlevi, maddeye dalga davranışının görünümünü veriyor; gerçek fiziksel dalgaların görünmesini sağlamaksızın. Ancak yaşamının sonuna kadar de Broglie, David Bohm'un çalışmasını takip ederek madde-dalgaların doğrudan ve gerçek fiziksel yorumlanmasına geri döndü. De Broglie–Bohm teorisi bugün madde-dalgalara gerçek statü veren ve kuantum teorisinin tahminlerini temsil eden tek yorumlamadır.
Elektronun iç saati tahmini
1924 tezinde de Broglie, elektronun pilot dalgasının parçacığı rehberlemesiyle ilgili mekanizmanın bir parçasını oluşturan bir iç saate sahip olduğunu düşündü. Daha sonra David Hestenes, Erwin Schrödinger tarafından önerilen Zitterbewegung'a bağlantı önermiştir.
İç saat hipotezini doğrulamaya ve saat frekansını ölçmeye yönelik girişimler şu ana kadar kesin olmasa da, son deneysel veriler en azından de Broglie'nin tahmini ile uyumludur.
Kütlenin sıfır olmaması ve değişkenliği
De Broglie'ye göre, nötrino ve foton, sıfır olmayan, ancak çok düşük dinlenme kütlelerine sahiptir. Bir fotonun tamamen kütlesiz olmaması teorisinin tutarlılığı tarafından empoze edilir. Tesadüfen, kütlesiz foton hipotezinin reddedilmesi, evrenin genişlemesi hipotezinden şüphe etmesine olanak sağladı.
Ayrıca, parçacıkların gerçek kütlesinin sabit değil, değişken olduğuna ve her parçacığın eylem döngüsel integraline eşdeğer termodinamik bir makine olarak temsil edilebileceğine inanıyordu.
En az etki ilkesinin genelleştirilmesi
1924 tezinin ikinci kısmında de Broglie, mekanik en az etki ilkesinin Fermat optik ilkesine denkliğini kullandı: "Fermat ilkesi
