φως (16 άρθρα)

20 χρόνια από την επιβράδυνση του φωτός από την φυσικό Lene Vestergaard Hau!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Η Lene Vestergaard Hau – μια Δανέζα φυσικός που κλείνει σήμερα τα 60 – έγινε πρωτοσέλιδο πριν 10 χρόνια επιβραδύνοντας το φως στα 17 μέτρα το δευτερόλεπτο (ή μικρότερη κατά 18 εκατομμύρια φορές από την ταχύτητα του φωτός στο κενό) μέσα σε υπέρψυχρα νέφη ατόμων νατρίου υψηλής πυκνότητα.

https://berlingske.bmcdn.dk/media/cache/resolve/gallery_image/image/23/236933/9151837-saxo-photo.jpeg

Λίγο αργότερα, μια άλλη ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Texas A&M. το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard και το Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής Max Planck στη Γερμανία, με επικεφαλής τους καθηγητές Marian Scully και Edward Fry, ανακοίνωσε μετρήσεις παρόμοιες με αυτές της Hau, χρησιμοποιώντας όμως άλλα υλικά επιβράδυνσης αντί για νάτριο – άτομα ρουβιδίου ή κρυστάλλους πυριτικού υττρίου – με αποτέλεσμα να ακινητοποιήσουν τις δέσμες του λέιζερ και ακολούθως να τις ξεκινήσουν  και πάλι.

Η ταχύτητα του φωτός – 299. 792.458 μέτρα το δευτερόλεπτο στο κενό – είναι μια ακατανόητα υψηλή ταχύτητα. Αν διαδίδεται μέσα στο νερό η ταχύτητα του επιβραδύνεται σε περίπου 224.844.344 μέτρα το  δευτερόλεπτο, και σταματάνε μόνο όταν κτυπήσουν έναν τοίχο. Αλλά πριν το κατόρθωμα της Hau το φως ποτέ δεν έφτασε τα 17 μέτρα στο δευτερόλεπτο και ποτέ δεν συνέχισε να ταξιδεύει με τον ίδιο τρόπο, ανέπαφο και γεμάτο κβαντικές πληροφορίες.

Επειδή τα φωτόνια ταξιδεύουν πολύ μακριά και πολύ γρήγορα δίχως να επιβραδύνονται καθόλου, έχουν γίνει το επίκεντρο της έρευνας για την ανάπτυξη και τη βελτίωση κβαντικών υπολογιστών και την βελτίωση των οπτικών επικοινωνιών. Το έργο της Hau δεν είχε άμεση εφαρμογή στην κβαντική επικοινωνία, γιατί η πειράματα της γίνονταν στα συμπυκνώματα Bose-Einstein, υπέψυχρα άτομα που ενεργούν ως ένα γιγαντιαίο σύνολο. Ωστόσο, από τότε οι έρευνες έχουν σαν σκοπό να χρησιμοποιήσουν το φως για την αποθήκευση και την επεξεργασία των πληροφοριών. Με την ακινησία του φωτός οι ερευνητές έχουν ένα εργαλείο για την αποθήκευση των bit. Θεωρητικά, αυτό είναι ένα νέο είδος μνήμης και οι φυσικοί σκέπτονται να κάνουν ότι μπορούν για να την βελτιώσουν.

Η Lene Vestergaard Hau δεν είχε σκοπό να γίνει πειραματικός φυσικός. Η κατάρτιση της ήταν θεωρητική, αν και κατά τη δεκαετία του 1980 στη Δανία και στη συνέχεια στο CERN εργάστηκε πάνω στη συμπυκνωμένη ύλη. Με τον τρόπο αυτό ανακάλυψε  πώς να χρησιμοποιεί λέιζερ για να ψύχει άτομα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Το 1988 ταξίδεψε στην Αμερική για να κάνει ομιλίες και να ικανοποιήσει την επιθυμία της να δει αν αυτή η χώρα ήταν πραγματικά σαν αυτή που έβλεπε στο σινεμά. Κι όπως κατάλαβε ήταν πράγματι μεγάλη χώρα, με μεγάλα αυτοκίνητα και ομιλητικούς, ανοικτούς ανθρώπους.

Η Lene Hau έλαβε το διδακτορικό της από το Πανεπιστήμιο του Aarhus στη Δανία το 1991, ενώ το 1989 έμεινε δύο χρόνια με υποτροφία στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Από το 1999 έως σήμερα είναι καθηγήτρια Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Harvard.

Η Hau όταν ήταν στην Αμερική επισκέφτηκε το Ινστιτούτο Rowland στο Καίμπριτζ, ένα μικρό μη κερδοσκοπικό Ινστιτούτο όπου είχε ιδρυθεί πρόσφατα. Εκεί συναντήθηκε με σπουδαίους φυσικούς – Michael Burns και Jene  Golovchenko – που την ενθάρρυναν να διερευνήσουν την ψυχρή ύλη αν και δεν είχαν εργαστεί ποτέ σε αυτόν τον τομέα. Η Hau δέχθηκε γιατί της άρεσε ότι το πεδίο αυτό ήταν νέο και καθόλου προβλέψιμο, λέει.

Η Lene Vestergaard Hau αρχικά (καλοκαίρι του 1997) έπρεπε να σχεδιάσει πώς θα είχε ένα σύνολο ατόμων νατρίου στο κενό και μάλιστα κοντά στο απόλυτο μηδέν. Δηλαδή να φτιάξει ένα υπέρψυχρο συμπύκνωμα Bose-Einstein. Αυτή η μορφή της ύλης την είχαν σκεφτεί θεωρητικά οι φυσικοί για πολλά χρόνια, έως ότου τρεις επιστήμονες – νομπελίστες τώρα – κατάφεραν να το κάνουν μόνο το 1995.

Η Hau επεδίωκε να χρησιμοποιήσει φως για να δοκιμάσει τις ιδιότητες του νέου αυτού είδους, όταν αποφάσισε να χρησιμοποιήσει το συμπύκνωμα για να παίξει με το φως. Το 1999, σε μία διάσημη πλέον διαπίστωση, έστειλε μια δέσμη φωτός από λέιζερ μέσα σε ένα συμπύκνωμα, αναγκάζοντας τα φωτόνια να παρεισφρήσουν μέσα στο εσωτερικό του. Όπως αναγνωρίζει και η ίδια ήταν ένα πολύ, πολύ δύσκολο πείραμα επειδή ήταν ακριβώς στο όριο του αδύνατου.

Τι όμως συνέβη στην πραγματικότητα;

Το συμπύκνωμα της Hau περιείχε άτομα νατρίου τοποθετημένα σε αυστηρά ακριβείς θέσεις με τη βοήθεια ενός μαγνητικού πεδίου, ενώ φωτιζόταν με δέσμες ‘σύζευξης’ λέιζερ, που χρησιμεύει για να κάνουν το συμπύκνωμα διαφανές σε μια συγκεκριμένη συχνότητα του φωτός που προέρχεται από ένα άλλο λέιζερ.

Όταν τα φωτόνια αυτής της ειδικής συχνότητας, που εκπέμπεται με ένα βραχύ παλμό από το δεύτερο λέιζερ, έπεσαν πάνω στο συμπύκνωμα, προκάλεσαν μια κβαντική κατάσταση σκότους. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα του νατρίου εισήλθαν σε κατάσταση επαλληλίας – είναι σε δύο ενεργειακές καταστάσεις ταυτόχρονα. Και καθώς τα φωτόνια συναντάνε αυτά τα άτομα,  έρχονται σε διεμπλοκή μαζί τους. Το εμπρόσθιο άκρο του παλμού του φωτός επιβραδύνεται οπότε το πίσω άκρο του παλμού το προφταίνει,  και έτσι το φως συμπιέζεται σαν ένα ακορντεόν στο συμπύκνωμα πάχους 100 μικρών.

Το φως είχε επιβραδυνθεί πειραματικά προηγουμένως κατά ένα παράγοντα 165 – δηλαδή σε 1.816.923 μέτρα ανά δευτερόλεπτο περίπου – με τη χρήση της τεχνικής της διαφάνειας της Hau. Αλλά κάνοντας το φως να ταξιδεύει μόνο με 17 μέτρα το δευτερόλεπτο, έδωσε μια παγκόσμια ώθηση προς αυτή την κατεύθυνση. Ήδη οι ερευνητές έχουν επιβραδύνει το φως σε θερμά αέρια, καθώς και σε κρυστάλλους και ημιαγωγούς σε θερμοκρασία δωματίου.

Η επιβράδυνση του φωτός οδήγησε την Hau να κάνει νέα πειράματα ακινητοποιώντας το και ξεκινώντας το όποτε ήθελαν. Έτσι, το 2001 η ίδια και οι συνάδελφοί της απενεργοποίησαν το λέιζερ σύζευξης και ανακάλυψε ότι ο παλμός του φωτός στο συμπύκνωμα εξαφανίστηκε. Το χαρακτηριστικό του σχήμα, το πλάτος και η φάση, ωστόσο, ήταν αποτυπωμένα στα άτομα του νατρίου. Όταν το λέιζερ σύζευξης επέστρεψε και πάλι, τότε η ενέργεια της διερχόμενης δέσμης λέιζερ, ανάγκασε τα τροποποιημένα άτομα του νατρίου να αλλάξουν επίπεδα ενέργειας, με την ελευθέρωση ενός φωτεινού παλμού με την ίδια φάση και ένταση με εκείνη που είχε αρχικά αποσταλεί από την συσκευή του λέιζερ. Το φως είχε έρθει μέσα στο υλικό με πληροφορίες, μεταφέρθηκαν στην ύλη και εξαφανίστηκε. Τότε η ύλη παρήγαγε νέο φως με την ίδια πληροφορία. Διατηρήθηκε η όποια πληροφορία και εμφανίστηκε λίγο αργότερα.

Το 2007 η Hau και δύο μέλη του εργαστηρίου, Naomi Ginsberg και Sean Garner, πήγαν ένα βήμα πιο πάνω διαβιβάζοντας τα χαρακτηριστικά του παλμού του φωτός μεταξύ δύο συμπυκνωμάτων BEC, περίπου, 160 µm μακριά. . Έστειλαν ένα παλμό από το λέιζερ (που θέλουμε να περάσει) στο πρώτη συμπύκνωμα, για να επιβραδυνθεί. Ακολούθως έγινε απενεργοποίηση του δεύτερου λέιζερ που παράγει την δέσμη σύζευξης. Ο παλμός του  φωτός από το πρώτο λέιζερ εξαφανίστηκε, αλλά προτού κοινοποιήσει πληροφορίες σχετικά με το πλάτος και τη φάση του στα άτομα του νατρίου. Αυτά τα άτομα είχαν επίσης δεχθεί μια ώθηση λόγω της σύγκρουσης τους με τα φωτόνια, ενώ η ορμή τα προώθησε έξω από το πρώτο συμπύκνωμα, προς ένα μικρό κενό και προς το δεύτερο συμπύκνωμα. Μόλις τα άτομα – ένα υλικό αντίγραφο των φωτονίων που εξαφανίστηκαν – έφτασαν στο δεύτερο συμπύκνωμα, τότε το λέιζερ σύζευξης άναψε και πάλι. Τότε τα άτομα  αυτά, πρόθυμα να συμμετάσχουν στο δεύτερη συμπύκνωμα, άλλαξαν επίπεδα ενέργειας, απελευθερώνοντας φωτόνια με την ακριβή φάση και ένταση αυτών που είχαν εγγραφεί στο πρώτο συμπύκνωμα.

Όπως εξηγεί η Hau μεταφέροντας το φως σε ύλη και πάλι πίσω σημαίνει ότι οι κβαντικές πληροφορίες μπορούν να υποβάλλονται σε επεξεργασία. Οι οπτικές ίνες μπορούν έτσι να μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες σε μεγάλες αποστάσεις, και στη συνέχεια μπορούμε να τις διαβάσουμε με την βοήθεια της ύλης.

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Πόσο (απελπιστικά) “αργή” είναι η ταχύτητα του φωτός;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Όλοι λίγο πολλοί γνωρίζουν πως το απόλυτο όριο ταχύτητας στο Σύμπαν, είναι η ταχύτητα του φωτός. Πρακτικά τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει με ταχύτητα μεγαλύτερη από 299.792 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, δηλαδή 1.079 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα. Μπορεί οι παραπάνω ταχύτητες να μοιάζουν εξωπραγματικές, και πράγματι, η ανθρωπότητα θα αργήσει πολύ ακόμη πριν τις πλησιάσει καν, ωστόσο εάν δούμε την “μεγάλη εικόνα”, θα καταλάβουμε πως η ταχύτητα του φωτός είναι απελπιστικά “αργή”.

Το γρηγορότερο αντικείμενο που έχει ποτέ κατασκευάσει ο άνθρωπος, είναι το Parker Solar Probe, που “έσπασε τα κοντέρ” με “μόλις” 248.228 χιλιόμετρα την ώρα.

Ο James O’Donoghue, του NASA Goddard Space Flight Center, δημιούργησε μερικά animation, για να μας δώσει να καταλάβουμε πόσο “γρήγορη” ή “αργή” είναι η ταχύτητα του φωτός.

Ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του φωτός, θα πετύχουμε 7,5 περιστροφές γύρω από τη Γη σε ένα δευτερόλεπτο.

Εάν πάλι θέλουμε να ταξιδέψουμε στη Σελήνη, θα μας πάρει περίπου 1,255 δευτερόλεπτα (αυτό σημαίνει πως το φως που βλέπουμε να αντανακλάται από την Σελήνη, έχει ηλικία 1,255 δευτερολέπτων).

Εάν θελήσουμε να ταξιδέψουμε στον πλανήτη Άρη με την ταχύτητα του φωτός, θα χρειαστούμε 3 λεπτά και 22 δευτερόλεπτα (μιλάμε πάντα για τις περιπτώσεις που η Γη και ο Άρης βρίσκονται στην κοντινότερη μεταξύ του απόσταση των 54,6 εκατομμυρίων χιλιομέτρων). Επειδή όμως η απόσταση των δυο πλανητών αυξομειώνεται, το “ταξίδι” μας στον Άρη μπορεί να διαρκέσει έως ολόκληρα 28 λεπτά!

 

Μέχρι εδώ, όλα καλά. Με την ταχύτητα του φωτός, μπορούμε να ταξιδέψουμε άνετα εντός του ηλιακού μας συστήματος. Αν όμως θελήσουμε να “απλωθούμε” στο διαστρικό κενό και να φτάσουμε σε άλλα ηλιακά συστήματα και πλανήτες, η ταχύτητα του φωτός είναι απελπιστικά αργή.

 

Εάν για παράδειγμα θελήσουμε να επισκεφτούμε τον πλησιέστερο εξωπλανήτη, δηλαδή τον Proxima b, που βρίσκεται σε απόσταση 39,7 τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων από εμάς, θα πρέπει να ταξιδέψουμε με την ταχύτητα του φωτός για 4,2 χρόνια (1 έτος φωτός ισούται περίπου με 10 τρισ. χιλιόμετρα).

Εάν θελήσουμε να επισκεφτούμε το κέντρο του γαλαξία μας, θα πρέπει να ταξιδεύουμε για 26.000 χρόνια.

Αν πάλι θελήσουμε να επισκεφτούμε την Ανδρομέδα, δηλαδή τον πλησιέστερο σε εμάς γαλαξία, θα χρειαστούμε 2.540.000 χρόνια.

Αν όμως είμαστε πιο “μερακλήδες” και θελήσουμε να ταξιδέψουμε μέχρι την άκρη του γνωστού σύμπαντος, θα πρέπει να πετάξουμε με την ταχύτητα του φωτός για 45,35 δισεκατομμύρια χρόνια.

_______________________

Πηγή: ptisidiastima.com

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Γιατί η ταχύτητα του φωτός είναι μικρότερη στο νερό;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

To φως κινείται στο κενό με ταχύτητα περίπου 300.000 km/sec. Όμως σε ένα διαφανές μέσο η ταχύτητα του φωτός είναι μικρότερη. Για παράδειγμα στο νερό η ταχύτητα του φωτός είναι περίπου 225.000 km/sec. Γιατί συμβαίνει αυτό;
Οφείλεται στις διαδοχικές συγκρούσεις των «σωματιδίων» του φωτός, των φωτονίων, με τα άτομα του διαφανούς μέσου, οι οποίες καθυστερούν την κίνησή τους (όπως ισχυρίζεται το βίντεο του ενός λεπτού ΕΔΩ) ή οφείλεται στις διαδοχικές απορροφήσεις και επαν-εκπομπές των φωτονίων από τα άτομα;

Όχι, τέτοιου είδους ερμηνείες δεν είναι σωστές. Μας το εξηγεί, ως συνήθως, ο Dr. Don Lincoln από το Fermilab:

Και δυο παλαιότερα βίντεο σχετικά με το ίδιο θέμα, από το κανάλι Sixty Symbols:

(νεώτερη ενημέρωση)

Γιατί το φως «στρίβει» όταν εισέρχεται υπό γωνία στο γυαλί;

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Louis de Broglie: Ο Πρίγκιπας της Φυσικής

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ο Louis de Broglie (Μπρέιγ) ήταν αυτός που συνέβαλε αποφασιστικά στη γέννηση της επαναστατικής για την εποχή της, θεωρίας της κυματικής φύσης του ηλεκτρονίου, επεκτείνοντας τη διττή φύση του φωτός και στην ύλη. Βοήθησε μαζί με άλλους φυσικούς τη δημιουργία της Κυματικής Μηχανικής καθώς και στην ανάπτυξη  της κβαντικής θεωρίας.

Γεννήθηκε στις 15 Αυγούστου του 1892 στην Διέππη της Γαλλίας από οικογένεια ευγενών. Αφού τελείωσε το 1909 Λύκειο στο Παρίσι, στην αρχή δεν ενδιαφερόταν για να κάνει καριέρα στις επιστήμες αλλά να πάρει φιλολογικές σπουδές στο Πανεπιστήμιο. Εισήχθη λοιπόν στη Σορβόννη κάνοντας ιστορία, ώστε να συνεχίσει αργότερα στο διπλωματικό σώμα. Στην ηλικία των 18 απεφοίτησε αλλά ήδη άρχισε να ενδιαφέρεται για τα μαθηματικά και τη φυσική, όπως και μεγαλύτερος αδελφός του. Σε ηλικία 18 ετών άρχισε να μελετά συγχρόνως γαλλική ιστορία και φυσική. Αλλά μετά από έντονες διαμάχες με την οικογένεια του εγκατέλειψε τις σπουδές στην ιστορία και αφοσιώθηκε στη φυσική.

Το1910 άρχισε να σπουδάζει θεωρητική φυσική και να εκπονεί μια εργασία του. Το 1913 ο de Broglie βραβεύτηκε για αυτές τις θεωρητικές εργασίες του πάνω στη φυσική αλλά πριν ξεκινήσει την καριέρα του, άρχισε ο Α! Παγκόσμιος Πόλεμος. Υπηρέτησε τότε (1914-1918) στην ασύρματη τηλεγραφία του στρατού στον Πύργο του Eiffel. Κατά τη διάρκεια του πολέμου περνούσε το χρόνο του μελετώντας τεχνικά προβλήματα.

Μετά τον πόλεμο άρχισε να ελκύεται από τη μαθηματική φυσική. Έτσι εξηγούσε, αργότερα, ότι οι έρευνες του Planck το 1900 για την ακτινοβολία του μέλανος σώματος όπως και η δομή της ύλης, του τράβηξαν τη προσοχή.

Ασχολούμενος με τη μαθηματική φυσική, ο de Broglie ουδέποτε απόκτησε ενδιαφέρον για την πειραματική φυσική. Ο αδελφός του, Maurice de Broglie, δούλευε εκείνη την εποχή πειραματικά με τις ακτίνες-Χ, στο δικό του εργαστήριο που κατείχε στο Παρίσι, και μετέδωσε στον αδελφό του Louis, κατά τη διάρκεια των πρώτων ετών της δεκαετίας του 1920 που δούλευε το διδακτορικό του, ένα ενδιαφέρον για τα θέματα αυτά.

Το θέμα της διδακτορικής διατριβής του που ξεκίνησε το 1923 ήταν «Έρευνες πάνω στη θεωρία των κβάντα», τον έκανε να σκέπτεται πάνω στη θεωρία των κυμάτων των ηλεκτρονίων, βασισμένος στην εργασία του Αϊνστάιν και του Πλανκ. Ο Αϊνστάιν είχε διατυπώσει λίγα χρόνια νωρίτερα την άποψη πως το φως που είναι ένα κύμα μπορεί να συμπεριφέρεται σαν να αποτελείται από σωματίδια. Η θεωρία των Αϊνστάιν-Πλανκ τον προσανατόλισε στην θεωρία, για την οποία είναι γνωστός, τη δυαδικότητα σωματιδίου-κύματος, στην οποία η ύλη έχει ιδιότητες σωματιδιακές και κυματικές.

Στην διατριβή του ο Louis de Broglie αναφέρει τα εξής:

«Αφού τα φωτόνια δείχνουν συγχρόνως χαρακτηριστικές ιδιότητες σωματίων και κυμάτων, γιατί να μην συμβαίνει και το ίδιο με όλες τις μορφές της ύλης, γιατί δηλαδή τα σωματίδια να μη συμπεριφέρονται και ως κύματα».

Η πρόταση του απαντούσε στο ερώτημα που είχε ανακύψει κατά τους υπολογισμούς της κίνησης των ηλεκτρονίων του ατόμου. Από τα πειράματα είχε εξαχθεί το συμπέρασμα πως τα ηλεκτρόνια πρέπει να κινούνται γύρω από τον πυρήνα, αλλά για αδιευκρίνιστους μέχρι τότε λόγους υπήρχαν περιορισμοί στην κίνηση τους. Ο de Broglie σκέφθηκε πως το ηλεκτρόνιο πρέπει να εμφανίζει και ιδιότητες κύματος, για να μπορέσει να ξεπεράσει αυτούς τους περιορισμούς. Πράγματι μια κύμανση, που περικλείεται μέσα στα όρια τα οποία επιβάλλει η ύπαρξη του πυρηνικού φορτίου, θα υπόκειται σε περιορισμούς όσον αφορά το σχήμα και την κίνηση της, διότι θα είχε συμβάλει με τον εαυτό της με αποτέλεσμα την απόσβεση της.

Κατά τον de Broglie το ηλεκτρόνιο ή οποιοδήποτε άλλο σωματίδιο έχει κι’ αυτό διττή υπόσταση. Είναι σωματίδιο με ορμή p και κύμα με μήκος λ. Η σχέση που τα συνδέει πρέπει να είναι ίδια με αυτή που ισχύει στα φωτόνια:        ενώ η συχνότητα του μηχανικού κύματος θα δίνεται από τη σχέση:

Οι ιδέες που παρουσιάστηκαν στη διδακτορική του διατριβή, δεν είχαν επιβεβαιωθεί μέχρι τότε, αλλά επιβεβαιώθηκαν πλήρως από την ανακάλυψη της περίθλασης των ακτίνων των ηλεκτρονίων από κρυστάλλους το 1927 από τους Davisson, Kunsman και Germer στις ΗΠΑ (ανακάλυψη της περίθλασης των ηλεκτρονίων από κρυστάλλους), και από τον γιο του J. J. Thomson, τον G. P. Thomson στην Σκωτία. Η θεωρία του De Broglie για την κυματική φύση του ηλεκτρονίου χρησιμοποιήθηκε αργότερα από τους Schrödinger, Dirac και άλλους που ανέπτυξαν την Κυματική Μηχανική, μια σπουδαία θεωρία για να γνωρίσουμε τα φυσικά φαινόμενα σε ατομική κλίμακα.

Στην απονομή του βραβείου Nobel το 1929 εξήγησε το υπόβαθρο των ιδεών του που περιέχονταν στο διδακτορικό του.

Τριάντα χρόνια πριν, η φυσική διαιρέθηκε σε δυο στρατόπεδα: Τη φυσική της ύλης, βασισμένη στις ιδέες των σωματιδίων και ατόμων που υπάκουε ισχυρίζονταν ότι υπάκουε στους νόμους της Κλασσικής Νευτώνειας Μηχανικής, τη φυσική της ακτινοβολίας, βασισμένη στην ιδέα της κυματικής διάδοσης σε ένα υποθετικό συνεχές μέσο, τον αιθέρα. Αλλά αυτά τα δύο συστήματα της φυσικής δεν μπορούν να παραμείνουν χωρισμένα το ένα από το άλλο: Αυτά πρέπει να ενοποιηθούν μέσω της διατύπωσης μιας θεωρίας ανταλλαγών της ενέργειας μεταξύ ύλης και ακτινοβολίας.

Και σε ένα άλλο σημείο είπε:

“Από τη μια μεριά μας ενοχλεί το γεγονός ότι στην κβαντική θεωρία του φωτός ορίζουμε την ενέργεια του σωματίου ως συνάρτηση της συχνότητας Ε = hf. Αλλά μια αμιγής σωματιδιακή θεωρία δεν θα μας έδινε την δυνατότητα να ορίσουμε συχνότητα. Για τον λόγο αυτό στην περίπτωση του φωτός αναγκαζόμαστε να εισάγουμε ταυτόχρονα την ιδέα του σωματιδίου και του κύματος.

Από το άλλο μέρος γνωρίζουμε ότι, η σταθερότητα των τροχιών των ηλεκτρονίων στα άτομα, μας υποχρεώνει να εισάγουμε ακεραίους αριθμούς. Αλλά μέχρι τώρα τα μόνα φαινόμενα στη φυσική που περιέχουν ακεραίους είναι αυτό της συμβολής και των θεμελιωδών μορφών ταλάντωσης.

Αυτό μου έδωσε την ιδέα ότι τα ηλεκτρόνια δεν είναι μόνο σωματίδια, αλλά πρέπει να τα συνδέσουμε με κάποια περιοδικότητα….όσο για την ακτινοβολία, ειδικότερα για το φως, πρέπει να εισάγουμε άμεσα και ταυτόχρονα τη σωματιδιακή ιδέα και τη κυματική ιδέα. Με άλλα λόγια, και στις δύο περιπτώσεις πρέπει να υποθέσουμε την ύπαρξη της ύλης που συνοδεύεται από κύματα. Αλλά η ύλη και τα κύματα δεν μπορούν να είναι ανεξάρτητα επειδή, σύμφωνα με τον Bohr, αυτά είναι συμπληρωματικά το ένα του άλλου. Συμπερασματικά πρέπει να είναι δυνατόν να ιδρύσουμε ένα ορισμένο παραλληλισμό ανάμεσα στη κίνηση ενός σώματος  και τη διάδοση του κύματος το οποίο το συνοδεύει.

Επίσης σε μια συνέντευξη του το 1963 ο de Broglie περιέγραψε πως του βγήκαν οι ανακαλύψεις του:

Σε συνομιλίες με τον αδελφό μου πάντα καταλήγαμε στο συμπέρασμα πως όπως στην περίπτωση των ακτίνων-Χ είχαμε και κυματική και σωματιδιακή φύση, έτσι ξαφνικά το καλοκαίρι του 1923, μου ήρθε η ιδέα να επεκτείνω τη δυαδικότητα στα σωματίδια της ύλης, ειδικά στα ηλεκτρόνια. Και αναγνώρισα πως, η θεωρία των Hamilton-Jacobi από τη μια μεριά σκόπευε προς αυτή την κατεύθυνση, γι’ αυτό κατάφερα να επεκτείνω τη δυαδικότητα και στα σωματίδια. Αυτό αναπαριστά μια γεωμετρική οπτική. Από την άλλη στα κβαντικά φαινόμενα  βρίσκει κάποιος κβαντικούς αριθμούς, που σπάνια τα βρίσκεις στη μηχανική, όμως απαντώνται πολύ συχνά στα κυματικά φαινόμενα και σε όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με την κίνηση των κυμάτων.

Μετά το διδακτορικό του παρέμεινε στη Σορβόννη διδάσκοντας για δύο χρόνια, σαν καθηγητής της θεωρητικής φυσικής στο Ινστιτούτο Henri Poincaré το 1928. Από το 1932 ήταν επίσης καθηγητής της θεωρητικής φυσικής στη Σχολή των Επιστημών στη Σορβόννη. Ο De Broglie δίδαξε εκεί μέχρι το 1962. Ήταν μέλος πολλών επιστημονικών ενώσεων (Γραφείο Μέτρων και Σταθμών, Γαλλικής Ατομικής Ενέργειας κλπ).

Μετά τη βράβευση του, το 1929, ο De Broglie δούλεψε πάνω στη κυματομηχανική. Δημοσίευσε εργασίες για τη θεωρία πάνω στο ηλεκτρόνιο του Dirac, στη νέα θεωρία του φωτός, για τη θεωρία του Uhlenbeck πάνω στο spin, και εφαρμογές της κυματομηχανικής πάνω στην πυρηνική φυσική.

Έγραψε είκοσι πέντε βιβλία μεταξύ άλλων τα «Waves and motions» (1926), «Wave mechanics» (1928), «la théorie de la double solution» (1956), «Non-linear Wave Mechanics: A Causal Interpretation» (1960), «Introduction to the Vigier Theory of elementary particles» (1963), και «The Current Interpretation of Wave Mechanics: A Critical Study» (1964).

Συνέγραψε εκλαϊκευμένα βιβλία φιλοσοφίας πάνω στη μοντέρνα φυσική, «Matter and Light: The New Physics» (1939), «The Revolution in Physics» (1953), «Physics and Microphysics» (1960), και «New Perspectives in Physics «(1962).

Το 1952 βραβεύτηκε από την UNESCO για τις προσπάθειες του για την κατανόηση της μοντέρνας φυσικής από το πλατύ κοινό. Αμέτρητες ήταν οι τιμητικές διακρίσεις μεταξύ άλλων και από το Πανεπιστήμιο Αθηνών.

Ο De Broglie περιέγραφε τον εαυτό του σαν καθαρό θεωρητικό παρά πειραματικό μηχανικό, έχοντας μεγάλη κλίση και αγάπη στην φιλοσοφική άποψη της φυσικής.

Το κεντρικό ζήτημα στη ζωή του de Broglie ήταν κατά πόσο η στατιστική φύση της ατομικής φυσικής αντανακλά μια  άγνοια της κατανόησης της θεωρίας ή αν η στατιστική είναι όλα όσα μπορούμε να γνωρίσουμε. Στο περισσότερο μέρος της ζωής του πίστευε την πρότερη, καίτοι ήταν ένας νεαρός ερευνητής που είχε αρχικά πιστέψει πως η στατιστική κρύβει την άγνοια μας. Μάλλον εκπληκτικά, , επέστρεψε σε αυτή την άποψη στο τελευταίο μέρος της ζωής του πως:

… Οι στατιστικές θεωρίες κρύβουν μια τελείως καθορισμένη και εξακριβώσιμη πραγματικότητα πίσω από μεταβλητές οι οποίες υπεκφεύγουν (κρύβονται) στις πειραματικές τεχνικές μας.

Ο Πρίγκιπας Louis-Victor de Broglie πέθανε στις 19 Μαρτίου του 1987.

Πηγή: physics4u.g

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Αλλάζει η βαρύτητα το φως;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Νέα

Ασκήσεις Φυσικής Β΄ Λυκείου Γενικής Παιδείας - Φως (Μέρος 56)

0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Β' Λυκείου Γενικής Παιδείας, Παραδόσεις

Ασκήσεις Φυσικής Β΄ Λυκείου Γενικής Παιδείας - Φως (Μέρος 55)

0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Β' Λυκείου Γενικής Παιδείας, Παραδόσεις

Ασκήσεις Φυσικής Β΄ Λυκείου Γενικής Παιδείας - Φως (Μέρος 54)

0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Β' Λυκείου Γενικής Παιδείας, Παραδόσεις

Ασκήσεις Φυσικής Β΄ Λυκείου Γενικής Παιδείας - Φως (Μέρος 53)

0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Β' Λυκείου Γενικής Παιδείας, Παραδόσεις

Ασκήσεις Φυσικής Β΄ Λυκείου Γενικής Παιδείας - Φως (Μέρος 52)

0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Β' Λυκείου Γενικής Παιδείας, Παραδόσεις
web design by