Dualidad Onda-Corpúsculo de De Broglie

Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie (1.892-1987) fue profesor de física en la Universidad de París (hacia 1.928), además de físico teórico llegando a uno de los giros científicos más interesantes de la historia de la f&iacu te;sica.

 En 1.942, en su tesis doctoral "Recherches sur la théorie des quanta", De Broglie introdujo un comportamiento ondulatorio para el electrón al que asoció una longitud de onda dependiente dl movimiento del mismo a través de su famosa expresión:

h=λ/p

donde h=cte. de Planck

λ=longitud de onda.

p=m·v (momento lineal o cantidad de movimiento)

El electrón, hasta ese momento estaba considerado como una de las partículas fundamentales, o sea, como un corpúsculo. Nunca nadie le había asociado a una partícula ningún comportamiento ondulatorio.Extendiendo la hipótesis de De Broglie a todos los cuerpo puede llegarse fácilmente a la conclusión de que, dependiendo de la velocidad y de la masa de los objetos, cualquiera de ellos puede tener un comportamiento ondulatorio, esto es, De Broglie rompió con los conceptos de onda y partícula tal y como se conocían (y como algunos lo consideran aún): dos conceptos totalmente separados. 

Para De Broglie, onda y partícula no son más que dos comportamientos distintos que puede tener la materia de tal forma que un electrón siempre seguir&a acute; siendo un electrón (su sustancia no va a cambiar) pero puede presentar fenómenos ondulatorios (difracción, superposición,....) o corpusculares, dependiendo de la velocidad que lleve en el experimento o situación concreta, esto es, no cambia su sustancia pero sí su comportamiento ante distintas situaciones de la misma forma que una persona es la misma en sus casa que en el trabajo, sin embargo su comportamiento no es el mismo.

Broglie

¿Y qué pasa con las ondas "puras"?. Durante nuestro bachillerato nos decían que una onda era "una perturbación en el medio", esto es, definiendo una onda como una perturbación podían existir ondas sin necesidad de que existiese un transporte de materia (por ejemplo, las ondas electromagnéticas). Obviamente, en este caso, las ondas no pueden comportarse como partículas puesto que no tienen soporte físico para hacerlo (según De Broglie, necesito también la masa para el producto p=m·v).  Los microscopios ópticos "normales" utilizan fotones para que impacten contra la muestra y se reflejen, dando lugar a la imagen del objeto "bombardeado". A partir de estas teorías comenzaron a utilizarse los microscopios electrónicos, que utilizan al electrón en lugar de al fotón para el bombardeo (su longitud de onda es mucho menor), consiguiendo mejores penetraciones y por tanto imágenes de objetos más pequeños que sería impensable conseguir con un microscopio óptico.

Si recordamos un artículo anterior sobre el efecto fotoeléctrico resulta que ya tenemos un fenómeno físico en el que un fenómeno considerado como "puramente ondulatorio" como es la luz se comportaba como una partícula (el fotón chocaba con el electrón y sólo pueden chocar las partículas). ¿Podría realizarse el experimento opuesto, o sea, un experimento en el que un elemento "puramente corpuscular" (por ejemplo, un electrón con su masa y con su carga) presente comportamiento ondulatorio?... Esto es lo que harán Davisson y Germer en el siguiente artículo.

Fuente: Geothesis