Louis de Broglie

Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie [ LWI viktɔʀ pjɛːʀ mɔ də bʀœj ] słuchać ^{? / I} (urodzony  15 sierpnia 1892 w Dieppe , Normandii ; † 19 marca 1987 w Louveciennes , Yvelines dział ) był francuskim fizykiem . Należał do francuskiej arystokratycznej rodziny de Broglie i był młodszym bratem fizyka eksperymentalnego Maurice'a de Broglie .

De Broglie jest uważany za jednego z najważniejszych fizyków XX wieku, za odkrycie falowej natury elektronu ( dualizmu falowo-cząsteczkowego ) w swojej rozprawie Recherches sur la théorie des quanta i wynikającej z niej teorii fal materii otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1929 roku .

Życie

Studia i I wojna światowa

Louis-Victor de Broglie, czwarte dziecko Victora de Broglie, piątego księcia de Broglie i Pauline d'Armaillé, urodził się w Dieppe w 1892 roku. Louis-Victor uczęszczał do liceum Janson de Sailly w Paryżu . W 1960 zastąpił swojego bezdzietnego brata Maurice'a jako księcia .

Podczas studiów na paryskiej Sorbonie Louis-Victor zajmował się początkowo filozofią i historią , w szczególności historią prawa i historią polityczną średniowiecza . Czytał także dzieła Henri Poincarégo, takie jak B. Nauka i hipoteza oraz wartość nauki . W 1910 ukończył studia I stopnia z licencjatem .

Za namową starszego o siedemnaście lat brata Maurice'a , który miał doktorat z fizyki, Louis de Broglie studiował matematykę i fizykę od 1911 roku . Maurice, który po śmierci ojca w 1906 roku dbał o wychowanie i rozwój swojego młodszego brata, przekazał teraz Louisowi teksty do wystąpień i dyskusji na pierwszej konferencji Solvay , która odbyła się w Brukseli w 1911 roku . Dzięki tym notatkom Louis de Broglie po raz pierwszy zetknął się z fizyką kwantową , co miało ukształtować jego późniejszą pracę fizyczną.

Z powodu I wojny światowej de Broglie musiał przerwać studia na kilka lat. Został oficerem wywiadu i większość czasu służby spędził w stacji radiotelegraficznej wieży Eiffla . W czasie służby wojskowej de Broglie zajmował się elektrotechniką i łącznością, a także szkoleniem personelu elektrotechnicznego.

Kariera naukowa

Po zwolnieniu ze służby wojskowej w 1919 roku de Broglie kontynuował studia i pracował w prywatnym laboratorium brata, gdzie zajmował się głównie spektroskopią rentgenowską i efektem fotograficznym . Pierwsze traktaty De Broglie na temat mechaniki fal pojawiły się pod koniec 1923 roku.

W 1924 roku de Broglie ukończył studia słynną rozprawą Recherches sur la théorie des Quanta , w której założył, że dualizm falowo-cząsteczkowy można zastosować do dowolnej materii stałej. Ten śmiały pomysł został doceniony przez Institut de France w 1926 i 1927 roku . W 1929 r. za odkrycie falowej natury elektronów przyznano upragniony medal Henri Poincaré z Académie des Sciences oraz Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

De Broglie był jednym z uczestników słynnej V Konferencji Solvaya w Brukseli w 1927 roku, a także brał udział w VII i ostatniej przed wojną konferencji w 1933 roku. W 1929 został mianowany profesorem fizyki teoretycznej w Instytucie Henri Poincaré w Paryżu, ale w 1932 przeniósł się na Sorbonę, gdzie uczył do 1962. W 1933 de Broglie został członkiem Académie des sciences .

Oprócz swojej pracy w dziedzinie fizycznej, de Broglie opublikował kilka esejów filozoficznych i problemowo-historycznych, zwłaszcza w czasie pobytu w Instytucie Henri Poincaré. W 1938 roku otrzymał Max Planck medal z Niemieckiego Towarzystwa Fizycznego .

II wojna światowa i po niej

W czasie walk francusko- niemieckich w czasie II wojny światowej de Broglie otrzymał dokumentalny zbiór prac opublikowanych w USA na temat telekomunikacji . W 1941 roku opublikował w tym kontekście książkę o technologii wysokich częstotliwości .

Patriotyzm de Broglie podczas okupacji niemieckiej wyraża się w jego wykładzie pamiątkowym dla francuskiego uczonego André-Marie Ampère we wrześniu 1940 r.:

W 1944 r. Louis de Broglie został członkiem Académie française, a po II wojnie światowej doradcą Francuskiej Komisji Energii Atomowej .

De Broglie przedstawił pierwszą oficjalną propozycję utworzenia europejskiego laboratorium badań jądrowych pod dyskusję na Europejskiej Konferencji Kulturalnej w Lozannie w grudniu 1949 roku . Propozycja, która doprowadziła do powstania Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) .

Louis-Victor de Broglie zmarł 19 marca 1987 roku w Louveciennes pod Paryżem.

Usługi

Wczesne badania

W jego wczesnych badań, zwłaszcza podczas pracy w laboratorium fizycznym jego brata Maurycego, de Broglie czynienia z fotoelektrycznego od promieni rentgenowskich . W 1928 roku wraz z bratem wydał książkę o fizyce rentgenowskiej. Na początku lat 20. poświęcił się teorii kwantowej . Udało mu się wyprowadzić wzór kwantowy Maxa Plancka z teorii cząstek światła.

Śmiała rozprawa doktorska - elektrony o właściwościach falowych

W 1924 roku de Broglie ukończył studia słynną rozprawą Recherches sur la théorie des quanta (badania nad teorią kwantów). Po wnikliwej analizie równoważności masy i energii znalezionej przez Alberta Einsteina , wyrażonej wzorem , oraz odkryciach fizyki atomowej, de Broglie dochodzi do przekonania, że ​​energia, podobnie jak masa, jest zlokalizowana w postaci cząstek w małe obszary przestrzeni. Kwantowy charakter materii, jak widać na przykład w widmach atomowych, można wyjaśnić tylko wtedy, gdy każdej masie przypisana jest częstotliwość zgodnie z zależnością postulowaną przez Maxa Plancka . Według de Broglie ta częstotliwość, która charakteryzuje cząstkę, nie ogranicza się do objętości cząstki, ale występuje również na dużym obszarze przestrzennym w postaci fali towarzyszącej cząstce. De Broglie nazywa tę towarzyszącą falę falą fazową, ponieważ cząstka i fala są sprzężone ze sobą poprzez fazę w miejscu cząstki. W tych warunkach zarówno cząstka, jak i fala spełniają prawa transformacji szczególnej teorii względności . ${\ styl wyświetlania E = mc ^ {2}}$${\ styl wyświetlania m}$ ${\ styl wyświetlania E = h \ nu}$${\ styl wyświetlania \ nu = mc ^ {2} / h}$

Dualism fali cząstek , które w tym czasie znana jedynie dla fotonów jest, zgodnie z DE Broglie, cechy nie tylko fotonów, ale również sprawy. Nawet klasyczna cząsteczka – np. B. elektron - można więc przypisać właściwości falowe. W układzie spoczynkowym cząstki długość fali fazy jest nieskończenie duża. Jeśli cząstka jest w ruchu, zastosowanie transformacji Lorentza skutkuje modulacją fali o tzw. długości fali De Broglie

${\ displaystyle \ lambda = {h \ ponad p} \,}$

D. H. długość fali cząsteczki jest równa ilorazowi Quantum Plancka działania powodu pędu cząstek. ${\ styl wyświetlania \ lambda}$ ${\ styl wyświetlania h}$ ${\ styl wyświetlania p = mv}$

Komisja egzaminacyjna paryskiej Sorbony, w skład której weszli również znani fizycy Jean-Baptiste Perrin i Paul Langevin , nie była pewna, jak odpowiedzieć na tę śmiałą i eksperymentalnie niepotwierdzoną propozycję. Sam de Broglie skomentował sceptycyzm Paula Langevina, że ​​jest to „  prawdopodobieństwo un peu étonné par la nouveaute de mes idées  ” ( prawdopodobnie trochę zdziwiony nowością moich pomysłów ).

Langevin poprosił de Broglie o drugą kopię swojej pracy i wysłał ją Albertowi Einsteinowi , który z kolei poinformował Maxa Borna . Einstein był pod wielkim wrażeniem, a później stwierdził, że wierzy, iż praca doktorska de Broglie rzuciła pierwszy słaby promień światła na tę najbardziej męczącą z fizycznych zagadek. Max Planck opisał później, jak niezwykłe początkowo uznał nowe myśli de Broglie za:

Komisja egzaminacyjna ostatecznie zaakceptowała rozprawę de Broglie. Eksperymenty Clintona Davissona i Lestera Germera z 1927 r. ( eksperyment Davissona-Germera ) oraz George'a Pageta Thomsona z 1928 r. również eksperymentalnie potwierdziły falowy charakter elektronów.

Fale materii

Bazując na swojej wiedzy, że wszystkie cząstki mają również właściwości falowe, po ukończeniu doktoratu de Broglie pracował nad ulepszeniem modelu atomowego Bohra-Sommerfelda . Każdej cząstce materii przypisał tak zwaną falę materii , która rozchodzi się po orbitach Bohra. W ten sposób De Broglie pokazał związek między stabilnością orbity a obwodem orbity elektronów w modelu atomowym Bohra:

${\ displaystyle 2 \ pi r = n \ lambda \ Leftrightarrow 2 \ pi r = {nh \ over p}}$,

D. H. elektron może poruszać się wokół jądra atomowego bez utraty energii tylko wtedy, gdy obwód jego orbity jest całkowitą wielokrotnością jego długości fali. W 1926 roku de Broglie postanowił sformułować równanie różniczkowe opisujące zachowanie elektronów. Podejścia te dostarczyły ważnych sugestii dla Erwina Schrödingera , który w tym samym roku stworzył swoje równanie różniczkowe cząstkowe ( równanie Schrödingera ). Mogłoby to reprezentować zachowanie elektronów w stacjonarnych stanach energetycznych.

W dalszej pracy de Broglie poświęcił się kwantowej teorii pola cząstek elementarnych i równaniom falowym dla cząstek o wyższym spinie .

Podejście filozoficzne

Początkowo Louis de Broglie próbował wyjaśnić mechanikę falową cząstek w sposób deterministyczny , a tym samym przedstawić wszystkie procesy w dokładnie obliczalny sposób. Po piątym Kongresie Solvaya w 1927 roku, na którym prowadził ożywione dyskusje z innymi znanymi fizykami tamtych czasów, takimi jak Albert Einstein , Niels Bohr , Max Planck i inni. kierowany, zrezygnował z podejścia deterministycznego i zbliżył się do interpretacji prawdopodobieństwa . Dopiero w 1951 roku de Broglie ponownie podszedł do przyczynowej i konkretnej interpretacji mechaniki falowej poprzez prace Davida Bohma i Jean-Pierre'a Vigiera . → Teoria de Broglie-Bohma

Dzięki filozoficznym i problemo-historycznym esejom de Broglie, które wywodzą się głównie z jego czasów w Instytucie Henri Poincaré w Paryżu, staje się jasne, że zaabsorbowanie de Broglie fundamentalnymi problemami fizycznymi często opierało się na jego zainteresowaniach historycznych. Tak poszło z. B. jego idea fal materii wyłoniła się ostatecznie z intensywnych studiów nad historią teorii światła .

Korona

• 1929 Medal Henri Poincaré
• 1929 Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie fal materii
• 1932 Nagroda im. Alberta I Monako
• 1938 Medal Maxa Plancka
• 1952 Nagroda Kalinga z UNESCO , aby za jego wysiłki, nowoczesne fizyki dla laika
• 1955 Złoty Medal z Centre national de la recherche Scientifique (CNRS)
• Medal Helmholtza z 1975 r.
• De Broglie był członkiem Académie des sciences i Académie française oraz Accademia Nazionale dei Lincei w Rzymie, od 1934 członkiem Leopoldina , od 1939 American Philosophical Society , od 1948 National Academy of Sciences , od 1953 Royal Society w Londynie oraz od 1958 Akademii Nauk ZSRR i Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki .
• Doktoraty honoris causa uniwersytetów w Warszawie , Bukareszcie , Atenach , Lozannie , Quebecu i Brukseli

literatura

• Wolfgang Schreier (red.): Biografie ważnych fizyków. Zbiór biografii . Verlag Volk und Wissen, Berlin 1988, ISBN 3-06-022505-2
• Henning Sievers: Louis de Broglie i mechanika kwantowa . 3 lipca 1998, arxiv : fizyka / 9807012v2 (bardzo szczegółowa niemiecka biografia, która również wyjaśnia związek z Einsteinem). 
• Emilio Segrè: Wielcy fizycy i ich odkrycia . Wydanie specjalne, wydanie drugie. Piper, Monachium/Zurych 1997, ISBN 3-492-03950-2 . 

linki internetowe

• Literatura autorstwa i o Louisie de Broglie w katalogu Niemieckiej Biblioteki Narodowej
• Gazety artykuł o Louis de Broglie w Press kit 20 wieku z tej ZBW - Leibniz Centrum Informacji dla Ekonomicznej .
• Informacje z tej Fundacji Nobla na ceremonii wręczenia Louis-Victor de Broglie w 1929 roku
• Krótka biografia i lista prac w Académie française (francuski)
• Wejście do Broglie; Louis Victor Pierre Raymond de (1892-1987); Duc de Broglie w Archiwum Towarzystwa Królewskiego , Londyn
• Hipoteza De Broglie (Uniwersytet Ulm)
• Długość fali de Broglie (podstawy fizyki cząstek)
• Nekrolog, The New York Times, 20 marca 1987 (w języku angielskim)

Indywidualne dowody

1. ↑ ^{a b c d e f} Wpis członka księcia Ludwika Wiktora de Broglie w Niemieckiej Akademii Nauk Przyrodniczych Leopoldina , dostęp 10 stycznia 2019 r.
2. ^ Nagroda Nobla 1929 . Źródło 10 stycznia 2019 . 
3. ↑ Laureaci medalu Maxa Plancka Niemieckiego Towarzystwa Fizycznego. Źródło 9 maja 2019 . 
4. ↑ Michael Krause: Gdzie zderzają się ludzie i cząstki . Wiley-VCH, 2013, s. 1–63 ( wiley-vch.de [PDF; dostęp 24.07.2019 ]). 
5. ^ Historia członków: Louis-Victor de Broglie. Amerykańskie Towarzystwo Filozoficzne, dostęp 20 maja 2018 r . 
6. ^ Katalog członków: Duc L. De Broglie. National Academy of Sciences, dostęp 20 maja 2018 r . 

dane osobiste
NAZWISKO	Broglie, Louis de
ALTERNATYWNE NAZWY	Broglie, Louis-Victor de; Broglie, Louis-Victor Pierre Raymond de (pełne imię i nazwisko)
KRÓTKI OPIS	francuski fizyk
DATA URODZENIA	15 sierpnia 1892 r
MIEJSCE URODZENIA	Dieppe , Normandia
DATA ZGONU	19 marca 1987 r.
MIEJSCE ŚMIERCI	Louveciennes , dział Yvelines