Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki, 1929 r. Za odkrycie falowej natury elektronów Broyl otrzymała nagrodę. Odkrył zupełnie nowy aspekt natury materii, której nikt wcześniej nie podejrzewał. Błyskotliwa domysły Briela rozwiązały długotrwały spór, ustalając, że nie ma dwóch światów, jeden to światło i fale, a drugi to materia i ciałka. Istnieje tylko jeden wspólny świat.
Francuski fizyk, Louis Victor Pierre Raymond de Broglie urodził się w Dieppe. Był najmłodszym z trojga dzieci Victora de Broglie i Pauline de la Forest d'Armailles. Jako starszy człowiek z tej arystokratycznej rodziny, jego ojciec nosił tytuł księcia. Przez wieki de Broglie służył jako naród na polach militarnych i dyplomatycznych, ale Louis i jego brat Maurice pogwałcili tę tradycję, stając się naukowcami.
Dorastając w uprzywilejowanym środowisku i wyrafinowane francuskiej arystokracji, Broglie przed wejściem Lycée Janson de Sailly w Paryżu był zafascynowany różnych nauk. Przedmiotem szczególnego zainteresowania wywołało pewną historię, która Broglie podjął studia na Wydziale Sztuki i Literatury Uniwersytetu w Paryżu, gdzie w 1910 roku otrzymał tytuł licencjata. Bez wpływem swojego starszego brata Maurice Broglie coraz fond fizyki, a w jego własnych słów, „filozofia, uogólnienia i książki [Henryk] Poincare”, słynny francuski matematyk. Po okresie intensywnego treningu, w 1913 roku uzyskał tytuł magistra fizyki na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Paryskiego.
W tym samym roku Broil został powołany do służby wojskowej i zaciągnął się do francuskiego korpusu inżynieryjnego. Po rozpoczęciu w 1914 roku pierwszej wojny światowej służył w dywizji radiostacji i spędził większość lat wojny w bezprzewodowej stacji telegrafu na Wieżę Eiffla. Rok po zakończeniu wojny, Broil wznowił studia z fizyki w prywatnym laboratorium swojego brata. Studiował zachowanie elektronów, atomów i promieni rentgenowskich.
To był ekscytujący czas dla fizyków, gdy zagadki powstawały dosłownie na każdym kroku. W XIX wieku. Klasyczna fizyka osiągnęła tak wielki sukces, że niektórzy naukowcy zaczęli wątpić, czy jakiekolwiek podstawowe problemy naukowe pozostały nierozwiązane. I tylko w ostatnich latach stulecia były tak niesamowite odkrycia jak promieniowanie rentgenowskie, radioaktywność i elektron. W 1900 r. Max Planck zaproponował swoją rewolucyjną teorię kwantową, aby wyjaśnić związek między temperaturą ciała a emitowanym przez nią promieniowaniem. W przeciwieństwie do koncepcji czasu uświęcone faktu, że światło porusza się ciągłe fale, Planck zaproponował, że promieniowanie elektromagnetyczne (w ciągu zaledwie kilku dziesięcioleci, zanim zostało udowodnione, że światło jest promieniowanie elektromagnetyczne) składa się z niepodzielnych porcjach, energia jest proporcjonalna do częstotliwości promieniowania . Nowa teoria pozwoliła Planckowi rozwiązać problem, nad którym pracował, ale okazało się to zbyt niezwykłe, aby się powszechnie zaakceptować. W 1905 roku Albert Einstein wykazał, że teoria Plancka nie jest sztuczką matematyczną. Wykorzystując teorię kwantową zaproponował niezwykłe wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego (emisji elektronów przez powierzchnię metalu pod wpływem padającego na nią promieniowania). Wiadomo było, że wraz ze wzrostem natężenia promieniowania wzrasta liczba elektronów emitowanych z powierzchni, ale ich prędkość nigdy nie przekracza pewnego maksimum. Zgodnie z proponowanym wyjaśnienia Einsteina, z których każdy przenosi energię fotonów do jednego elektronu, rozrywając ją z powierzchni metalu: Działanie tego promieniowania więcej fotonów, które uwalniają więcej elektronów; Energia każdego fotonu jest określana przez jego częstotliwość i wyznacza granicę szybkości emisji elektronów. Zasługą Einsteina jest nie tylko to, że rozszerzył zakres teorii kwantów, ale także potwierdził swoją sprawiedliwość. Światło, niewątpliwie posiadające właściwości falowe, przejawia się w wielu zjawiskach jako cząstki.
Nowe potwierdzenie kwantowej nastąpiło w roku 1913 Niels Bohra zaproponowano model atomu łączącej pojęcie gęstej centralnego jądra Ernest Rutherford, wokół którego elektrony obróbce pewnych ograniczeń na orbitach elektronów. Ograniczenia te pozwalają Bor wyjaśnić linii widma węgla, które mogą być obserwowane, gdy światło emitowane przez substancje w stanie wzbudzonym przez spalanie lub wyładowania elektrycznego przechodzi przez wąskie szczeliny, a następnie za pomocą spektroskopu - urządzenie optyczne rozdziela przestrzennie składowe sygnału odpowiadające różnych częstotliwościach lub długości fali (różne kolory). W rezultacie powstaje szereg linii (obrazów szczeliny) lub widma. Położenie każdej linii spektralnej zależy od częstotliwości danego elementu. Spektrum jest całkowicie określone przez emisję atomów lub cząsteczek świecących substancji. Boru wyjaśniając wystąpieniem linii widmowych „przeskoku” elektronów w atomach z dźwiękiem «» orbitę upoważniony do drugiego, o niższej energii. Różnica energii pomiędzy orbit utraconych elektron podczas przechodzenia fotonów emitowanych w lub fotonu - promieniowanie o częstotliwości proporcjonalnej do różnicy energii. Widmo to rodzaj zakodowanego zapisu stanów energetycznych elektronów. Model Bohra wzmocnił zatem koncepcję podwójnej natury światła jako fali i strumienia cząstek.
Pomimo dużej liczby eksperymentalnych potwierdzeń, idea podwójnej natury promieniowania elektromagnetycznego u wielu fizyków nadal budziła wątpliwości. Ponadto nowa teoria ujawniła słabe punkty. Na przykład model Bohra "pozwolił" orbitom elektronicznym zgodnie z obserwowanymi liniami spektralnymi. Orbity nie wynikały z teorii, ale zostały skorygowane, wychodząc z danych eksperymentalnych.
Broil po raz pierwszy uświadomił sobie, że jeśli fale mogą zachowywać się jak cząstki, cząsteczki mogą zachowywać się jak fale. Zastosował teorię dualności falowo-cząsteczkowej Einsteina-Bohra do przedmiotów materialnych. Fala i materia były uważane za całkowicie różne. Materia ma masę spoczynkową. Może odpoczywać lub poruszać się z dowolną prędkością. Światło nie ma masy spoczynkowej: porusza się z pewną prędkością (która może się różnić w zależności od środowiska) lub nie istnieje. Przez analogię do stosunku długości fali światła i energii fotonów Broglie hipotezę istnienie zależności pomiędzy długością fali a pędu cząstek (masy pomnożona przez prędkość cząstki). Pęd jest bezpośrednio związany z energią kinetyczną. W ten sposób szybki elektron odpowiada fali o wyższej częstotliwości (krótszej długości fali) niż wolny elektron. W jakim przebraniu (falach lub cząstkach) przedmiot materialny przejawia się w zależności od warunków obserwacji.
Z niezwykłą odwagą, Broil zastosował swój pomysł do modelu atomu Bohra. Negatywny elektron jest przyciągany do dodatnio naładowanego rdzenia. Aby poruszać się wokół jądra w pewnej odległości, elektron musi poruszać się z pewną prędkością. Jeśli zmienia się prędkość elektronu, zmienia się pozycja orbity. W tym przypadku siła odśrodkowa jest równoważona siłą dośrodkową. Orbita elektronów z pewną prędkością, znajduje się w pewnej odległości od pierścienia odpowiada szybkości tętna (pomnożony przez masę elektronów), a zatem, zgodnie z hipotezą Broglie elektronów określonej długości fali. Według Broyl, "dozwolone" orbity różnią się tym, że pasują do całej liczby długości fal elektronowych. Tylko na takich orbitach fale elektronowe są w fazie (w pewnym punkcie cyklu częstotliwości) ze sobą i nie są niszczone przez własną ingerencję.
W 1924 Broglie przedstawił swoją pracę „Badania w zakresie kwantowej teorii» ( «Badania w zakresie kwantowej teorii») jako pracę doktorską na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu w Paryżu. Jego przeciwnicy i członkowie rady akademickiej byli zdumieni, ale bardzo sceptyczni. Uważali pomysły Broila za teoretyczne wynalazki pozbawione podstaw eksperymentalnych. Jednak przy naleganiu Einsteina doktorat Brolaja nadal był nagradzany. W następnym roku Broil opublikował swoją pracę w postaci obszernego artykułu, który spotkał się z szacunkiem. Od 1926 roku został wykładowcą fizyki na Uniwersytecie w Paryżu, a dwa lata później został mianowany profesorem fizyki teoretycznej w Instytucie Henri Poincaré na tej samej uczelni.
W pracy Einsteina, Broil zrobił wielkie wrażenie i poradził wielu fizykom, by uważnie go przestudiowali. Erwin Schrödinger zastosował się do rady Einsteina i umieścił koncepcje Broile'a na podstawie mechaniki falowej, która uogólniła teorię kwantową. W 1927 roku, zachowanie fal materii zostały eksperymentalnie potwierdzone w badaniach J. Clinton. Davisson i Lester H. Germera, współpracując z elektronów o niskiej energii w Stanach Zjednoczonych i George P. Thomson, którzy używali wysokoenergetyczne elektrony w Anglii. Otwieranie fale związane z elektronów, który może być odchylany w dowolnym kierunku i ostrości doprowadziło w roku 1933 do utworzenia Ernst Ruska mikroskopem elektronowym. Fale związane z cząstkami materiału nazywane są teraz ogólnie falami de Broglie.
W 1929 r. "Za odkrycie falowej natury elektronów" Broyl otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Przedstawiając laureata na ceremonii wręczenia nagród, członek Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk K.V. Oseen że „Opierając się na założeniu, że światło jest zarówno ruch fal, a przepływ krwinek [cząstek], Broglie odkrył zupełnie nowy aspekt charakteru substancji, który wcześniej podejrzewano ... Brilliant przypuszczenie Broglie pozwoliło długo spór ustawienie , że nie ma dwóch światów, jeden to światło i fale, a drugi to materia i ciałka. Istnieje tylko jeden wspólny świat. "
Broil kontynuował swoje badania nad naturą elektronów i fotonów. Razem z Einsteinem i Schrödingerem przez wiele lat próbował znaleźć takie sformułowanie mechaniki kwantowej, które byłoby zgodne z normalnymi prawami przyczynowymi. Jednak wysiłki tych wybitnych naukowców nie zakończyły się sukcesem, ale eksperymentalnie udowodniono, że takie teorie są błędne. W mechanice kwantowej przeważyła interpretacja statystyczna, oparta na pracach Nielsa Bohra, Maxa Borna i Wernera Heisenberga. Koncepcja ta jest często nazywana interpretacją kopenhaską na cześć Bohra, który opracował ją w Kopenhadze.
W 1933 r. Został wybrany na członka Francuskiej Akademii Nauk, aw 1942 r. Został jej stałym sekretarzem. W następnym roku założył Centrum Badań Matematycznych Stosowanych w Instytucie Henri Poincaré, aby wzmocnić powiązania między fizyką a matematyką stosowaną. W 1945 roku, po zakończeniu drugiej wojny światowej, Broyl i jego brat Maurice zostali wyznaczeni doradcami Francuskiej Wyższej Komisji ds. Energii Atomowej.
Broyl nigdy nie była żoną. Uwielbiał chodzić, czytać, medytować i grać w szachy. Po śmierci brata w 1960 r. Odziedziczył tytuł książęcy. Broil zmarł w szpitalu w Paryżu, 19 marca 1987 roku, w wieku 94 lat.
Oprócz nagrody Nobla, Broglie otrzymał pierwszy medal Henri Poincare Francuskiej Akademii Nauk (1929), Grand Prix na Alberta I Monako (1932), I nagroda, UNESCO Kalingi (1952) i Grand Prix francuskiego Stowarzyszenia Inżynierów (1953). Był honorowym stopniem wielu uniwersytetów i członkiem wielu organizacji naukowych, w tym Royal Society of London, American National Academy of Sciences i American Academy of Sciences and Arts. W 1945 roku został nominowany do francuskiej Akademii przez swojego brata Maurice'a w uznaniu jego dorobku literackiego.
Dorastając w uprzywilejowanym środowisku i wyrafinowane francuskiej arystokracji, Broglie przed wejściem Lycée Janson de Sailly w Paryżu był zafascynowany różnych nauk. Przedmiotem szczególnego zainteresowania wywołało pewną historię, która Broglie podjął studia na Wydziale Sztuki i Literatury Uniwersytetu w Paryżu, gdzie w 1910 roku otrzymał tytuł licencjata. Bez wpływem swojego starszego brata Maurice Broglie coraz fond fizyki, a w jego własnych słów, „filozofia, uogólnienia i książki [Henryk] Poincare”, słynny francuski matematyk. Po okresie intensywnego treningu, w 1913 roku uzyskał tytuł magistra fizyki na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Paryskiego.
W tym samym roku Broil został powołany do służby wojskowej i zaciągnął się do francuskiego korpusu inżynieryjnego. Po rozpoczęciu w 1914 roku pierwszej wojny światowej służył w dywizji radiostacji i spędził większość lat wojny w bezprzewodowej stacji telegrafu na Wieżę Eiffla. Rok po zakończeniu wojny, Broil wznowił studia z fizyki w prywatnym laboratorium swojego brata. Studiował zachowanie elektronów, atomów i promieni rentgenowskich.
To był ekscytujący czas dla fizyków, gdy zagadki powstawały dosłownie na każdym kroku. W XIX wieku. Klasyczna fizyka osiągnęła tak wielki sukces, że niektórzy naukowcy zaczęli wątpić, czy jakiekolwiek podstawowe problemy naukowe pozostały nierozwiązane. I tylko w ostatnich latach stulecia były tak niesamowite odkrycia jak promieniowanie rentgenowskie, radioaktywność i elektron. W 1900 r. Max Planck zaproponował swoją rewolucyjną teorię kwantową, aby wyjaśnić związek między temperaturą ciała a emitowanym przez nią promieniowaniem. W przeciwieństwie do koncepcji czasu uświęcone faktu, że światło porusza się ciągłe fale, Planck zaproponował, że promieniowanie elektromagnetyczne (w ciągu zaledwie kilku dziesięcioleci, zanim zostało udowodnione, że światło jest promieniowanie elektromagnetyczne) składa się z niepodzielnych porcjach, energia jest proporcjonalna do częstotliwości promieniowania . Nowa teoria pozwoliła Planckowi rozwiązać problem, nad którym pracował, ale okazało się to zbyt niezwykłe, aby się powszechnie zaakceptować. W 1905 roku Albert Einstein wykazał, że teoria Plancka nie jest sztuczką matematyczną. Wykorzystując teorię kwantową zaproponował niezwykłe wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego (emisji elektronów przez powierzchnię metalu pod wpływem padającego na nią promieniowania). Wiadomo było, że wraz ze wzrostem natężenia promieniowania wzrasta liczba elektronów emitowanych z powierzchni, ale ich prędkość nigdy nie przekracza pewnego maksimum. Zgodnie z proponowanym wyjaśnienia Einsteina, z których każdy przenosi energię fotonów do jednego elektronu, rozrywając ją z powierzchni metalu: Działanie tego promieniowania więcej fotonów, które uwalniają więcej elektronów; Energia każdego fotonu jest określana przez jego częstotliwość i wyznacza granicę szybkości emisji elektronów. Zasługą Einsteina jest nie tylko to, że rozszerzył zakres teorii kwantów, ale także potwierdził swoją sprawiedliwość. Światło, niewątpliwie posiadające właściwości falowe, przejawia się w wielu zjawiskach jako cząstki.
Nowe potwierdzenie kwantowej nastąpiło w roku 1913 Niels Bohra zaproponowano model atomu łączącej pojęcie gęstej centralnego jądra Ernest Rutherford, wokół którego elektrony obróbce pewnych ograniczeń na orbitach elektronów. Ograniczenia te pozwalają Bor wyjaśnić linii widma węgla, które mogą być obserwowane, gdy światło emitowane przez substancje w stanie wzbudzonym przez spalanie lub wyładowania elektrycznego przechodzi przez wąskie szczeliny, a następnie za pomocą spektroskopu - urządzenie optyczne rozdziela przestrzennie składowe sygnału odpowiadające różnych częstotliwościach lub długości fali (różne kolory). W rezultacie powstaje szereg linii (obrazów szczeliny) lub widma. Położenie każdej linii spektralnej zależy od częstotliwości danego elementu. Spektrum jest całkowicie określone przez emisję atomów lub cząsteczek świecących substancji. Boru wyjaśniając wystąpieniem linii widmowych „przeskoku” elektronów w atomach z dźwiękiem «» orbitę upoważniony do drugiego, o niższej energii. Różnica energii pomiędzy orbit utraconych elektron podczas przechodzenia fotonów emitowanych w lub fotonu - promieniowanie o częstotliwości proporcjonalnej do różnicy energii. Widmo to rodzaj zakodowanego zapisu stanów energetycznych elektronów. Model Bohra wzmocnił zatem koncepcję podwójnej natury światła jako fali i strumienia cząstek.
Pomimo dużej liczby eksperymentalnych potwierdzeń, idea podwójnej natury promieniowania elektromagnetycznego u wielu fizyków nadal budziła wątpliwości. Ponadto nowa teoria ujawniła słabe punkty. Na przykład model Bohra "pozwolił" orbitom elektronicznym zgodnie z obserwowanymi liniami spektralnymi. Orbity nie wynikały z teorii, ale zostały skorygowane, wychodząc z danych eksperymentalnych.
Broil po raz pierwszy uświadomił sobie, że jeśli fale mogą zachowywać się jak cząstki, cząsteczki mogą zachowywać się jak fale. Zastosował teorię dualności falowo-cząsteczkowej Einsteina-Bohra do przedmiotów materialnych. Fala i materia były uważane za całkowicie różne. Materia ma masę spoczynkową. Może odpoczywać lub poruszać się z dowolną prędkością. Światło nie ma masy spoczynkowej: porusza się z pewną prędkością (która może się różnić w zależności od środowiska) lub nie istnieje. Przez analogię do stosunku długości fali światła i energii fotonów Broglie hipotezę istnienie zależności pomiędzy długością fali a pędu cząstek (masy pomnożona przez prędkość cząstki). Pęd jest bezpośrednio związany z energią kinetyczną. W ten sposób szybki elektron odpowiada fali o wyższej częstotliwości (krótszej długości fali) niż wolny elektron. W jakim przebraniu (falach lub cząstkach) przedmiot materialny przejawia się w zależności od warunków obserwacji.
Z niezwykłą odwagą, Broil zastosował swój pomysł do modelu atomu Bohra. Negatywny elektron jest przyciągany do dodatnio naładowanego rdzenia. Aby poruszać się wokół jądra w pewnej odległości, elektron musi poruszać się z pewną prędkością. Jeśli zmienia się prędkość elektronu, zmienia się pozycja orbity. W tym przypadku siła odśrodkowa jest równoważona siłą dośrodkową. Orbita elektronów z pewną prędkością, znajduje się w pewnej odległości od pierścienia odpowiada szybkości tętna (pomnożony przez masę elektronów), a zatem, zgodnie z hipotezą Broglie elektronów określonej długości fali. Według Broyl, "dozwolone" orbity różnią się tym, że pasują do całej liczby długości fal elektronowych. Tylko na takich orbitach fale elektronowe są w fazie (w pewnym punkcie cyklu częstotliwości) ze sobą i nie są niszczone przez własną ingerencję.
W 1924 Broglie przedstawił swoją pracę „Badania w zakresie kwantowej teorii» ( «Badania w zakresie kwantowej teorii») jako pracę doktorską na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu w Paryżu. Jego przeciwnicy i członkowie rady akademickiej byli zdumieni, ale bardzo sceptyczni. Uważali pomysły Broila za teoretyczne wynalazki pozbawione podstaw eksperymentalnych. Jednak przy naleganiu Einsteina doktorat Brolaja nadal był nagradzany. W następnym roku Broil opublikował swoją pracę w postaci obszernego artykułu, który spotkał się z szacunkiem. Od 1926 roku został wykładowcą fizyki na Uniwersytecie w Paryżu, a dwa lata później został mianowany profesorem fizyki teoretycznej w Instytucie Henri Poincaré na tej samej uczelni.
W pracy Einsteina, Broil zrobił wielkie wrażenie i poradził wielu fizykom, by uważnie go przestudiowali. Erwin Schrödinger zastosował się do rady Einsteina i umieścił koncepcje Broile'a na podstawie mechaniki falowej, która uogólniła teorię kwantową. W 1927 roku, zachowanie fal materii zostały eksperymentalnie potwierdzone w badaniach J. Clinton. Davisson i Lester H. Germera, współpracując z elektronów o niskiej energii w Stanach Zjednoczonych i George P. Thomson, którzy używali wysokoenergetyczne elektrony w Anglii. Otwieranie fale związane z elektronów, który może być odchylany w dowolnym kierunku i ostrości doprowadziło w roku 1933 do utworzenia Ernst Ruska mikroskopem elektronowym. Fale związane z cząstkami materiału nazywane są teraz ogólnie falami de Broglie.
W 1929 r. "Za odkrycie falowej natury elektronów" Broyl otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Przedstawiając laureata na ceremonii wręczenia nagród, członek Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk K.V. Oseen że „Opierając się na założeniu, że światło jest zarówno ruch fal, a przepływ krwinek [cząstek], Broglie odkrył zupełnie nowy aspekt charakteru substancji, który wcześniej podejrzewano ... Brilliant przypuszczenie Broglie pozwoliło długo spór ustawienie , że nie ma dwóch światów, jeden to światło i fale, a drugi to materia i ciałka. Istnieje tylko jeden wspólny świat. "
Broil kontynuował swoje badania nad naturą elektronów i fotonów. Razem z Einsteinem i Schrödingerem przez wiele lat próbował znaleźć takie sformułowanie mechaniki kwantowej, które byłoby zgodne z normalnymi prawami przyczynowymi. Jednak wysiłki tych wybitnych naukowców nie zakończyły się sukcesem, ale eksperymentalnie udowodniono, że takie teorie są błędne. W mechanice kwantowej przeważyła interpretacja statystyczna, oparta na pracach Nielsa Bohra, Maxa Borna i Wernera Heisenberga. Koncepcja ta jest często nazywana interpretacją kopenhaską na cześć Bohra, który opracował ją w Kopenhadze.
W 1933 r. Został wybrany na członka Francuskiej Akademii Nauk, aw 1942 r. Został jej stałym sekretarzem. W następnym roku założył Centrum Badań Matematycznych Stosowanych w Instytucie Henri Poincaré, aby wzmocnić powiązania między fizyką a matematyką stosowaną. W 1945 roku, po zakończeniu drugiej wojny światowej, Broyl i jego brat Maurice zostali wyznaczeni doradcami Francuskiej Wyższej Komisji ds. Energii Atomowej.
Broyl nigdy nie była żoną. Uwielbiał chodzić, czytać, medytować i grać w szachy. Po śmierci brata w 1960 r. Odziedziczył tytuł książęcy. Broil zmarł w szpitalu w Paryżu, 19 marca 1987 roku, w wieku 94 lat.
Oprócz nagrody Nobla, Broglie otrzymał pierwszy medal Henri Poincare Francuskiej Akademii Nauk (1929), Grand Prix na Alberta I Monako (1932), I nagroda, UNESCO Kalingi (1952) i Grand Prix francuskiego Stowarzyszenia Inżynierów (1953). Był honorowym stopniem wielu uniwersytetów i członkiem wielu organizacji naukowych, w tym Royal Society of London, American National Academy of Sciences i American Academy of Sciences and Arts. W 1945 roku został nominowany do francuskiej Akademii przez swojego brata Maurice'a w uznaniu jego dorobku literackiego.