UN JUAN F. QUINTERO DUARTE G2E26 Fundamentos de Física Moderna PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LA MATERIA -Ondas de Materia- UN JUAN F. QUINTERO DUARTE G2E26

Postulado de Louise de Broglie Postuló que no solo la energía tenia doble naturaleza sino también toda la materia conocida. De Broglie sostuvo que el movimiento de una partícula era gobernado por unas ondas guías, debido a las cuales las partículas podían presentar naturaleza ondulatoria o corpuscular, la cual podía ser apreciado dependiendo del experimento que usaba. En el experimento de rendijas y electrones al iluminar los electrones el comportamiento ondulatorio se perdía: el patrón de interferencia se destruye y la partícula es como en mecánica clásica. Pero sí se disminuía la frecuencia de la luz que ilumina los electrones, elpatrón de interferencia se recuperaba, es decir, los electrones se comportaban como ondas de longitud de onda l=h/P (según De Broglie), sin embargo, la trayectoria de los electrones se desconocía: no se sabe en donde están los electrones. Entonces:1. Si se conoce la posición de la partícula material x, no se conoce su momento P:l=h/P ó P=h/l (l=?).2. Si se conoce el momento P del electrón, se le asocia una longitud de onda l=h/p, pero no se sabe en donde está (x=?).3. A medida que se va determinando con mayor exactitud la posición x de lapartícula material, se va perdiendo exactitud en el conocimiento de P y viceversa.

Ondas de materia oda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo dependiendo del experimento específico. De Broglie se basó en la explicación del efecto fotoeléctrico, que poco antes había dado Albert Einstein sugiriendo la naturaleza cuántica de la luz. Para Einstein, la energía transportada por las ondas luminosas estaba cuantizada, distribuida en pequeños paquetes energía o cuantos de luz, que más tarde serían denominados fotones, y cuya energía dependía de la frecuencia de la luz a través de la relación: E=h\nu \; , donde \nu \; es la frecuencia de la onda luminosa y h \ \; la constante de Planck. El físico francés relacionó la longitud de onda, λ (lambda) con la cantidad de movimiento de la partícula, mediante la fórmula: donde λ es la longitud de la onda asociada a la partícula de masa m que se mueve a una velocidad v, y h es la constante de Planck. El producto mv\ \; es también el módulo del vector \vec p, o cantidad de movimiento de la partícula. Viendo la fórmula se aprecia fácilmente, que a medida que la masa del cuerpo o su velocidad aumenta, disminuye considerablemente la longitud de onda. Esta hipótesis se confirmó tres años después para los electrones, con la observación de los resultados del experimento de la doble rendija de Young en la difracción de electrones en dos investigaciones independientes. En la Universidad de Aberdeen, George Paget Thomson pasó un haz de electrones a través de una delgada placa de metal y observó los diferentes esquemas predichos. En los Laboratorios Bell, Clinton Joseph Davisson y Lester Halbert Germer guiaron su haz a través de una celda cristalina. La ecuación de De Broglie se puede aplicar a toda la materia. Los cuerpos macroscópicos, también tendrían asociada una onda, pero, dado que su masa es muy grande, la longitud de onda resulta tan pequeña que en ellos se hace imposible apreciar sus características ondulatorias. De Broglie recibió el Premio Nobel de Física en 1929 por esta hipótesis. Thomson y Davisson compartieron el Nobel de 1937 por su trabajo experimental.

Experimento de Davisson-Germer Demostró la naturaleza ondulatoria de los electrones, confirmando la hipótesis anterior de Broglie. Poner la dualidad onda-partícula sobre una base firme experimental, representó un gran paso adelante en el desarrollo de la mecánica cuántica. La ley de Bragg para la difracción, se había aplicado a la difracción de rayos X, pero esta fué la primera aplicación de ondas a las partículas.

Relación de indeterminación de Heisenberg En mecánica cuántica, la relación de indeterminación de Heisenberg o principio de incertidumbre establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas sean conocidas con precisión arbitraria. Sucintamente, afirma que no se puede determinar, en términos de la física cuántica, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimientos lineales y, por tanto, su masa y velocidad. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1925. El principio de indeterminación no tiene un análogo clásico y define una de las diferencias fundamentales entre física clásica y física cuántica. Desde un punto de vista lógico es una consecuencia de axiomas corrientes de la mecánica cuántica y por tanto estrictamente se deduce de los mismos.