Louis de Broglie

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Louis-Victor de Broglie (1929)
Underskrift Louis de Broglie.svg

Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie [ lwiː vikˈtɔʀ pjɛːʀ ʀɛˈmɔ̃ də ˈbʀœj ] Lydfil / lydprøve lytte ? / i (født 15. august 1892 i Dieppe , Normandiet ; † 19. marts 1987 i Louveciennes , Yvelines afdeling ) var en fransk fysiker . Han tilhørte den franske aristokratiske familie af Broglies og var yngre bror til den eksperimentelle fysiker Maurice de Broglie . [1]

De Broglie betragtes som en af ​​de vigtigste fysikere i det 20. århundrede, for sin opdagelse af elektronens bølgetype ( bølge-partikel dualisme ) i sin afhandling Recherches sur la théorie des quanta og den resulterende teori om stofbølger modtog han Nobelprisen i fysik i 1929. [2]

Liv

Studier og 1. verdenskrig

Louis-Victor de Broglie, fjerde barn af Victor de Broglie, 5. hertug de Broglie og Pauline d'Armaillé, blev født i Dieppe i 1892. Louis-Victor deltog i Lycée Janson de Sailly i Paris . I 1960 efterfulgte han sin barnløse bror Maurice som hertug .

Under sine studier på Sorbonne i Paris beskæftigede Louis-Victor sig oprindeligt med filosofi og historie , især juridisk historie og middelalderens politiske historie. Han læste også værker af Henri Poincaré som f.eks B. Videnskab og hypotese og værdien af ​​videnskab . I 1910 afsluttede han sin første grad med et licentiat .

Efter forslag fra sin bror Maurice , der var sytten år ældre end ham, der havde en doktorgrad i fysik, studerede Louis de Broglie matematik og fysik fra 1911. Maurice, der havde taget sig af sin yngre brors opdragelse og udvikling efter sin fars død i 1906, gav Louis nu teksterne til præsentationer og diskussioner på den første Solvay -konference , der fandt sted i Bruxelles i 1911. Gennem disse noter kom Louis de Broglie for første gang i tæt kontakt med kvantefysik , som skulle forme hans senere fysiske arbejde.

På grund af den første verdenskrig måtte de Broglie afbryde sine studier i flere år. Han blev efterretningsofficer og tilbragte det meste af sin tjenestetid i Eiffeltårnets radiotelegrafiske station. Under sin militærtjeneste beskæftigede de Broglie elektroteknik og kommunikation samt uddannelse af elektrotekniker. [1]

Videnskabelig karriere

Efter udskrivelsen fra hærstjenesten i 1919 fortsatte de Broglie sine studier og arbejdede i sin brors private laboratorium, hvor han primært arbejdede med røntgenspektroskopi og fotoeffekten . De Broglies første afhandlinger om bølgemekanik dukkede op i slutningen af ​​1923.

I 1924 afsluttede de Broglie sine studier med den berømte afhandling Recherches sur la théorie des Quanta , hvor han antog, at bølge-partikel-dualismen kunne anvendes på ethvert fast stof. Denne dristige idé blev anerkendt af Institut de France i 1926 og 1927. I 1929 fulgte den eftertragtede Henri Poincaré -medalje fra Académie des Sciences og Nobelprisen i fysik for opdagelsen af ​​elektronernes bølgenatur.

De Broglie var en af ​​deltagerne i den berømte 5. Solvay -konference i Bruxelles i 1927 og deltog også i den 7. og sidste konference før krigen i 1933. I 1929 blev han udnævnt til professor i teoretisk fysik ved Institut Henri Poincaré i Paris, men i 1932 flyttede han til Sorbonne, hvor han underviste indtil 1962. I 1933 blev de Broglie medlem af Académie des sciences . [1]

Ud over sit arbejde inden for det fysiske område offentliggjorde de Broglie nogle filosofiske og problemhistoriske essays, især i sin tid på Institut Henri Poincaré. I 1938 modtog han Max Planck -medaljen [3] fra German Physical Society .

Anden Verdenskrig og efter

Under kampene mellem Frankrig og Tyskland i anden verdenskrig blev de Broglie betroet den dokumentariske samling af værkerne, der blev offentliggjort i USA om telekommunikation . I 1941 udgav han en bog om højfrekvent teknologi i denne sammenhæng.

De Broglies patriotisme under den tyske besættelse kommer til udtryk i hans erindringsforedrag for den franske forsker André-Marie Ampère i september 1940:

» Og det er netop derfor, en stor mand som Ampère er et lysende eksempel for eftertiden. - I den nuværende tid, hvor alting kalder franskmændene til at indsamle, er det sundt for dem at tænke over sådanne eksempler. Når vi vender vores sind til dem, ser vi pludselig alle de store figurer i Frankrigs herlige fortid dukke op for os, som om de kaldte os til at håbe på et nyt forår og arbejde. "

I 1944 blev Louis de Broglie medlem af Académie française og efter anden verdenskrig rådgiver for den franske atomenergikommission .

De Broglie forelagde det første officielle forslag til et europæisk atomforskningslaboratorium til drøftelse på den europæiske kulturkonference i Lausanne i december 1949. Et forslag, der førte til oprettelsen af European Organization for Nuclear Research (CERN) . [4]

Louis-Victor de Broglie døde den 19. marts 1987 i Louveciennes nær Paris. [1]

Services

Tidlig forskning

I sin tidlige forskning, især mens han arbejdede i sin bror Maurices fysiske laboratorium, behandlede de Broglie den fotoelektriske effekt af røntgenstråler . I 1928 udgav han og hans bror en bog om røntgenfysik. I begyndelsen af ​​20'erne dedikerede han sig til kvanteteori . Det lykkedes ham at udlede Max Plancks kvanteformel fra partikelteorien om lys.

En fed doktorafhandling - elektroner med bølgeegenskaber

I 1924 afsluttede de Broglie sine studier med den berømte afhandling Recherches sur la théorie des quanta (undersøgelser af kvanteteori). Efter en grundig analyse af ækvivalensen af ​​masse og energi fundet af Albert Einstein , som er i formlen finder sit udtryk, og fundene i atomfysik de Broglie kommer til overbevisning om, at energi, ligesom masse, er lokaliseret i form af partikler i små rumområder. Stoffets kvantekarakter, som det f.eks. Er vist i atomspektrene, kan kun forklares, hvis hver har masse ifølge forholdet postuleret af Max Planck en frekvens er tildelt. Ifølge de Broglie er denne frekvens, der kendetegner partiklen, ikke begrænset til partikelvolumen, men er også til stede i et stort rumligt område i form af en bølge, der ledsager partiklen. De Broglie kalder denne ledsagende bølge en fasebølge, fordi partiklen og bølgen er koblet til hinanden via fasen på partikelens placering. Under denne betingelse opfylder både partiklen og bølgen transformationslovene i den særlige relativitetsteori .

Bølge-partikel-dualismen , som på det tidspunkt kun var kendt for fotoner , er ifølge de Broglie en egenskab ikke kun for fotoner, men også for stof. Selv en klassisk partikel - f.eks. B. en elektron - kan således tilskrives bølgeegenskaber. I partiklens restsystem er bølgelængden af ​​fasebølgen uendelig stor. Hvis partiklen er i bevægelse, resulterer anvendelsen af Lorentz-transformationen i en modulering af bølgen med den såkaldte De Broglie-bølgelængde

dvs. bølgelængden af partiklen er lig med kvotienten for Plancks kvantum af handling gennem impulsen af partiklen.

Undersøgelsesnævnet i Paris Sorbonne, som også omfattede de kendte fysikere Jean-Baptiste Perrin og Paul Langevin , var usikker på, hvordan man skulle reagere på dette dristige og eksperimentelt ubekræftede forslag. De Broglie kommenterede selv Paul Langevins skepsis om, at det var " sandsynligt un peu étonné par la nouveauté de mes idées " ( sandsynligvis lidt overrasket over nyheden i mine ideer .)

Langevin bad de Broglie om en anden kopi af hans arbejde og sendte det til Albert Einstein , som igen informerede Max Born . Einstein var dybt imponeret og udtalte senere, at han mente, at de Broglies doktorafhandling kastede den første svage lysstråle på denne mest kedelige af de fysiske gåder. Max Planck rapporterede senere, hvor usædvanlig han oprindeligt fandt de Broglies nye tanker at være:

Dristigheden ved denne idé var så stor - jeg må ærligt sige, at jeg selv rystede på hovedet over dengang, og jeg husker godt, at hr. Lorentz sagde til mig i en fortrolig privat samtale på det tidspunkt: 'Disse unge mennesker tager virkelig på i vægt Det er let at lægge gamle fysiske termer til side! ‛På det tidspunkt blev der talt om Broglie -bølger, om Heisenbergs usikkerhedsrelation - det syntes for os ældre at være meget vanskeligt at forstå dengang. "

Eksamensnævnet accepterede til sidst de Broglies afhandling. Forsøgene efter Clinton Davisson og Lester Germer i 1927 ( Davisson-Germer eksperiment ) og ved George Paget Thomson i 1928 også eksperimentelt bekræftede bølge karakter af elektroner. [1]

Stofbølger

På grundlag af hans viden om, at alle partikler også har bølgeegenskaber, arbejdede de Broglie på at forbedre Bohr-Sommerfeld-atommodellen efter endt doktorgrad. Han tildelte en såkaldt stofbølge til hver partikel af stof, som spreder sig langs Bohrs baner. På denne måde viste De Broglie forholdet mellem orbitalstabiliteten og kredsløbets omkreds af elektronerne i Bohrs atommodel:

,

dvs. en elektron kan kun bevæge sig rundt i atomkernen uden tab af energi, hvis dens omkreds er et integreret multiplum af dens bølgelængde. I 1926 gik de Broglie ud for at formulere en differentialligning, der beskrev elektroners adfærd. Disse fremgangsmåder gav vigtige forslag til Erwin Schrödinger , der samme år oprettede sin delvise differentialligning ( Schrödinger -ligning ). Dette kan repræsentere elektronernes adfærd i de stationære energistater.

I yderligere arbejde dedikerede de Broglie sig til kvantefeltteorien om elementarpartikler og bølgeligninger for partikler med højere spin .

Filosofisk tilgang

Først forsøgte Louis de Broglie at forklare partiklernes bølgemekanik deterministisk og dermed repræsentere alle processer på en nøjagtigt beregningsbar måde. Efter den femte Solvay -kongres i 1927, hvor han havde livlige diskussioner med andre tids berømte fysikere som Albert Einstein , Niels Bohr , Max Planck og andre, opgav han den deterministiske tilgang og nærmede sig sandsynlighedstolkningen . Det var først i 1951, at de Broglie nærmede sig en kausal og konkret fortolkning af bølgemekanik igen gennem David Bohms og Jean-Pierre Vigiers arbejde . → De Broglie-Bohm teori

Gennem de Broglies filosofiske og problemhistoriske essays, der hovedsageligt stammer fra hans tid på Institut Henri Poincaré i Paris, bliver det klart, at de Broglies optagethed af fundamentale fysiske problemer ofte var baseret på hans historiske interesse. Så gik z. B. hans idé om stofbølger opstod i sidste ende fra den intensive undersøgelse af lysteoriens historie.

Ære

litteratur

  • Wolfgang Schreier (red.): Biografier om vigtige fysikere. En samling biografier . Verlag Volk und Wissen, Berlin 1988, ISBN 3-06-022505-2
  • Henning Sievers: Louis de Broglie og kvantemekanik . 3. juli 1998, arxiv : physics / 9807012v2 (meget detaljeret tysk biografi, som også belyser forholdet til Einstein).
  • Emilio Segrè: De store fysikere og deres opdagelser . Specialudgave, 2. udgave. Piper, München / Zürich 1997, ISBN 3-492-03950-2 .

Weblinks

Commons : Louis de Broglie - Samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

  1. a b c d e f Medlemspost af prins Louis-Victor de Broglie på det tyske naturvidenskabelige akademi Leopoldina , adgang den 10. januar 2019.
  2. ^ Nobelprisen 1929. Hentet 10. januar 2019 .
  3. Prisvindere af Max Planck -medaljen fra German Physical Society. Hentet 9. maj 2019 .
  4. ^ Michael Krause: Hvor mennesker og partikler støder sammen . Wiley-VCH, 2013, s.   1–63 ( wiley-vch.de [PDF; adgang til 24. juli 2019]).
  5. ^ Medlemshistorie: Louis-Victor de Broglie. American Philosophical Society, adgang til 20. maj 2018 .
  6. ^ Medlemsoversigt: Duc L. De Broglie. National Academy of Sciences, adgang 20. maj 2018 .