Louis de Broglie

Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie [ LWI viktɔʀ pjɛːʀ ʀɛmɔ də bʀœj ] lyssna ^{? / i} (född  15 augusti 1892 i Dieppe , Normandie ; † 19 mars 1987 i Louveciennes , Yvelines -avdelningen ) var en fransk fysiker . Han tillhörde den franska aristokratiska familjen de Broglies och var yngre bror till experimentfysikern Maurice de Broglie .

De Broglie anses vara en av 1900-talets viktigaste fysiker, för sin upptäckt av elektronens vågkaraktär ( vågpartikel-dualism ) i sin avhandling Recherches sur la théorie des quanta och den resulterande teorin om materievågor fick han Nobelpriset i fysik 1929 .

Liv

Studier och första världskriget

Louis-Victor de Broglie, fjärde barnet till Victor de Broglie, femte hertigen de Broglie och Pauline d'Armaillé, föddes i Dieppe 1892. Louis-Victor gick på Lycée Janson de Sailly i Paris . 1960 efterträdde han sin barnlösa bror Maurice som hertig .

Under sina studier vid Sorbonne i Paris behandlade Louis-Victor inledningsvis filosofi och historia , i synnerhet rättshistoria och medeltidens politiska historia . Han läste också verk av Henri Poincaré som t.ex. B. Vetenskap och hypotes och vetenskapens värde . År 1910 avslutade han sin första examen med licentiat .

På förslag av sin bror Maurice , som var sjutton år äldre , som hade en doktorsexamen i fysik, studerade Louis de Broglie matematik och fysik från 1911 . Maurice, som hade tagit hand om uppfostran och utvecklingen av sin yngre bror efter sin fars död 1906, gav nu Louis texterna för presentationerna och diskussionerna vid den första Solvay -konferensen , som ägde rum i Bryssel 1911 . Genom dessa anteckningar kom Louis de Broglie för första gången i nära kontakt med kvantfysiken , som skulle forma hans senare fysiska arbete.

På grund av första världskriget fick de Broglie avbryta sina studier i flera år. Han blev underrättelseofficer och tillbringade större delen av sin tjänstgöringstid i Eiffeltornets radiotelegrafiska station . Under sin militärtjänst hanterade de Broglie elektroteknik och kommunikation, samt utbildning av elektrotekniker.

Vetenskaplig karriär

Efter utskrivningen från armé 1919 fortsatte de Broglie sina studier och arbetade i sin brors privata laboratorium, där han främst arbetade med röntgenspektroskopi och fotoeffekten . De Broglies första avhandlingar om vågmekanik dök upp i slutet av 1923.

År 1924 slutförde de Broglie sina studier med den berömda avhandlingen Recherches sur la théorie des Quanta , där han antog att vågpartikeldualismen kunde tillämpas på alla fasta ämnen. Denna djärva idé erkändes av Institut de France 1926 och 1927 . År 1929 följde den eftertraktade Henri Poincaré -medaljen från Académie des Sciences och Nobelpriset i fysik för upptäckten av elektronernas vågkaraktär .

De Broglie var en av deltagarna i den berömda femte Solvay -konferensen i Bryssel 1927 och deltog också i den sjunde och sista konferensen före kriget 1933. År 1929 utsågs han till professor i teoretisk fysik vid Institut Henri Poincaré i Paris, men 1932 flyttade han till Sorbonne, där han undervisade fram till 1962. År 1933 blev de Broglie medlem i Académie des sciences .

Förutom sitt arbete inom det fysiska området publicerade de Broglie några filosofiska och problemhistoriska uppsatser, särskilt under sin tid vid Institut Henri Poincaré. År 1938 mottog han Max Planck medalj den tyska Physical Society .

Andra världskriget och senare

Under striderna mellan Frankrike och Tyskland under andra världskriget anförtroddes de Broglie den dokumentära samlingen av verken som publicerades i USA om telekommunikation . 1941 gav han ut en bok om högfrekvent teknik i detta sammanhang .

De Broglies patriotism under den tyska ockupationen kommer till uttryck i hans minnesföreläsning för den franske forskaren André-Marie Ampère i september 1940:

1944 blev Louis de Broglie medlem i Académie française och efter andra världskriget rådgivare för den franska atomenergikommissionen .

De Broglie lade fram det första officiella förslaget om ett europeiskt kärnkraftforskningslaboratorium för diskussion vid Europeiska kulturkonferensen i Lausanne i december 1949 . Ett förslag som ledde till skapandet av Europeiska organisationen för kärnforskning (CERN) .

Louis-Victor de Broglie dog den 19 mars 1987 i Louveciennes nära Paris.

Tjänster

Tidig forskning

I sin tidiga forskning, särskilt när han arbetade i sin bror Maurices fysiska laboratorium, behandlade de Broglie den fotoelektriska effekten av röntgenstrålar . År 1928 gav han och hans bror ut en bok om röntgenfysik. I början av 20 -talet ägnade han sig åt kvantteori . Han lyckades härleda Max Plancks kvantformel från partikelteorin om ljus.

En djärv doktorsavhandling - elektroner med vågegenskaper

År 1924 avslutade de Broglie sina studier med den berömda avhandlingen Recherches sur la théorie des quanta (undersökningar av kvantteori). Efter en grundlig analys av ekvivalensen av massa och energi som hittades av Albert Einstein , som uttrycks i formeln , och fynden från atomfysiken, kommer de Broglie till övertygelsen om att energi, som massa, är lokaliserad i form av partiklar i små ytor. Kvantets karaktär av materia, som den visas, till exempel i atomspektra, kan bara förklaras om en frekvens tilldelas varje massa enligt förhållandet postulerat av Max Planck . Enligt de Broglie är denna frekvens, som kännetecknar partikeln, inte begränsad till partikelvolymen, utan finns också i ett stort rumsområde i form av en våg som följer med partikeln. De Broglie kallar denna medföljande våg för en fasvåg, eftersom partikeln och vågen är kopplade till varandra via fasen vid partikelns plats. Under detta villkor uppfyller både partikeln och vågen transformationslagarna i den speciella relativitetsteorin . ${\ displaystyle E = mc ^ {2}}$${\ displaystyle m}$ ${\ displaystyle E = h \ nu}$${\ displaystyle \ nu = mc ^ {2} / h}$

Den våg-partikel dualismen , som på den tiden var bara känd för fotoner , är, enligt de Broglie, en egenskap inte bara av fotoner, men också av materia. Även en klassisk partikel - t.ex. B. en elektron - kan således tillskrivas vågegenskaper. I resten av partikeln är fasvågens våglängd oändligt stor. Om partikeln är i rörelse resulterar tillämpningen av Lorentz-transformationen i en modulering av vågen med den så kallade De Broglie-våglängden

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

d. H. den våglängd av partikeln är lika med kvoten av Plancks quantum handlings grund av dynamiken i partikeln. ${\ displaystyle \ lambda}$ ${\ displaystyle h}$ ${\ displaystyle p = mv}$

Granskningsnämnden i Paris Sorbonne, som också innehöll de välkända fysikerna Jean-Baptiste Perrin och Paul Langevin , var osäker på hur man skulle svara på detta djärva och experimentellt obekräftade förslag. De Broglie själv sa om Paul Langevins skepsis att han var "  sannolikt un peu étonné par la nouveauté de mes idées  " ( förmodligen lite förvånad över nyheten i mina idéer .)

Langevin bad de Broglie om ett andra exemplar av hans arbete och skickade det till Albert Einstein , som i sin tur informerade Max Born . Einstein var djupt imponerad och uppgav senare att han trodde att de Broglies doktorsavhandling kastade den första svaga ljusstrålen på denna mest irriterande av de fysiska gåtorna. Max Planck rapporterade senare hur ovanligt han ursprungligen fann att de Broglies nya tankar var:

Examinationskommittén accepterade så småningom de Broglies avhandling. Experimenten av Clinton Davisson och Lester Germer 1927 ( Davisson-Germer-experimentet ) och av George Paget Thomson 1928 bekräftade också experimentellt elektronernas vågkaraktär .

Materia vågor

På grundval av hans kunskap om att alla partiklar också har vågegenskaper, arbetade de Broglie med att förbättra Bohr-Sommerfeld-atommodellen efter att ha avslutat sin doktorsexamen . Han tilldelade en så kallad materievåg till varje materialpartikel , som sprider sig längs Bohrs banor. På detta sätt visade De Broglie sambandet mellan orbitalstabiliteten och elektronernas omloppsomkrets i Bohrs atommodell:

${\ displaystyle 2 \ pi r = n \ lambda \ vänsterhögerpil 2 \ pi r = {nh \ över p}}$,

d. H. en elektron kan bara röra sig runt atomkärnan utan energiförlust om dess omkrets är en integrerad multipel av dess våglängd. År 1926 bestämde de Broglie sig för att formulera en differentialekvation som beskrev elektroners beteende. Dessa tillvägagångssätt gav viktiga förslag för Erwin Schrödinger , som samma år upprättade sin partiella differentialekvation ( Schrödinger ekvation ). Detta kan representera beteendet hos elektronerna i de stationära energilägena.

I ytterligare arbete ägnade de Broglie sig åt kvantefältteorin för elementära partiklar och vågekvationer för partiklar med högre snurr .

Filosofiskt tillvägagångssätt

Först försökte Louis de Broglie förklara partiklarnas vågmekanik deterministiskt och därmed representera alla processer på ett exakt beräknat sätt. Efter den femte Solvay -kongressen 1927, då han hade livliga diskussioner med andra kända fysiker på den tiden som Albert Einstein , Niels Bohr , Max Planck och andra. led, gav han upp det deterministiska tillvägagångssättet och närmade sig sannolikhetstolkningen . Det var inte förrän 1951 som de Broglie närmade sig en kausal och konkret tolkning av vågmekanik igen genom David Bohms och Jean-Pierre Vigiers arbete . → De Broglie-Bohm-teorin

Genom de Broglies filosofiska och problemhistoriska uppsatser, som huvudsakligen härstammar från hans tid vid Institut Henri Poincaré i Paris, blir det tydligt att de Broglies upptagenhet med grundläggande fysiska problem ofta baserades på hans historiska intresse. Så gick z. B. hans idé om materia vågor slutligen uppstått ur intensiva studier av historien om ljus teori .

Högsta betyg

• 1929 Henri Poincaré -medalj
• Nobelpriset i fysik 1929 för upptäckten av materievågor
• 1932 Albert I av Monaco -priset
• 1938 Max Planck -medalj
• 1952 Kalinga Prize av Unesco för att göra för hans ansträngningar, moderna fysiken för lekmannen
• 1955 Gold Medal från den Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
• 1975 Helmholtz -medaljen
• De Broglie var medlem i Académie des sciences och Académie française samt Accademia Nazionale dei Lincei i Rom, sedan 1934 medlem i Leopoldina , sedan 1939 i American Philosophical Society , sedan 1948 vid National Academy of Sciences , sedan 1953 i Royal Society i London samt sedan 1958 vid Sovjetunionens vetenskapsakademi och American Academy of Arts and Sciences .
• Hedersdoktorer från universiteten i Warszawa , Bukarest , Aten , Lausanne , Québec och Bryssel

litteratur

• Wolfgang Schreier (red.): Biografier om viktiga fysiker. En samling biografier . Verlag Volk und Wissen, Berlin 1988, ISBN 3-06-022505-2
• Henning Sievers: Louis de Broglie och kvantmekanik . 3 juli 1998, arxiv : physics / 9807012v2 (mycket detaljerad tysk biografi, som också belyser förhållandet till Einstein). 
• Emilio Segrè: De stora fysikerna och deras upptäckter . Specialutgåva, andra upplagan. Piper, München / Zürich 1997, ISBN 3-492-03950-2 . 

webb-länkar

• Litteratur av och om Louis de Broglie i tyska nationalbibliotekets katalog
• Tidningsartikel om Louis de Broglie i 20th century presskit av den ZBW - Leibniz Information Center for Economics .
• Information från den Nobelstiftelsen på prisutdelningen för Louis-Victor de Broglie 1929
• Kort biografi och lista över verk av den Académie française (franska)
• Inträde till Broglie; Louis Victor Pierre Raymond de (1892-1987); Duc de Broglie i Archives of the Royal Society , London
• De Broglies hypotes (Ulm University)
• De Broglie -våglängden (grunderna i partikelfysik)
• Obituary, The New York Times, 20 mars 1987 (engelska)

Individuella bevis

1. ↑ ^{a b c d e f} Medlemspost av prins Louis-Victor de Broglie vid tyska naturvetenskapliga akademin Leopoldina , öppnad den 10 januari 2019.
2. ^ Nobelpriset 1929. Hämtad 10 januari 2019 . 
3. ↑ Pristagare av Max Planck -medaljen från German Physical Society. Hämtad 9 maj 2019 . 
4. ↑ Michael Krause: Där människor och partiklar kolliderar . Wiley-VCH, 2013, sid. 1–63 ( wiley-vch.de [PDF; åtkomst 24 juli 2019]). 
5. ^ Medlemshistoria: Louis-Victor de Broglie. American Philosophical Society, åtkomst 20 maj 2018 . 
6. ^ Medlemsregister: Duc L. De Broglie. National Academy of Sciences, åtkomst 20 maj 2018 . 

personlig information
EFTERNAMN	Broglie, Louis de
ALTERNATIVA NAMN	Broglie, Louis-Victor de; Broglie, Louis-Victor Pierre Raymond de (fullständigt namn)
KORT BESKRIVNING	Fransk fysiker
FÖDELSEDATUM	15 augusti 1892
FÖDELSEORT	Dieppe , Normandie
DÖDSDATUM	19 mars 1987
DÖDSPLATS	Louveciennes , avdelningen Yvelines