لويس دي بروي
لويس دي بروي أو دي برولي (بالفرنسية: Louis Victor de Broglie)، فيزيائي فرنسي، تلميذ وصديق آينشتاين، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929، تولى منصب سكرتير الأكاديمية الفرنسية للعلوم.
ولد عام 1892 وتوفي عام 1987. ساهم في نظرية الكم، وهو صاحب الافتراض مثنوية موجة-جسيم للإلكترون، وقد وصل عام 1924 لهذا الافتراض على أساس أعمال أينشتاين المتعلقة بإثارة الإلكترونات بواسطة الضوء (بالإنجليزية: Photoelectric effect) وأعمال ماكس بلانك الألماني الذي وضع أساس نظرية الكم عن تجاربه لدراسة إشعاع الجسم الأسود . في عام 1922 حصل دي برولي على الدكتوراه في الفيزياء الذرية.
حاز لويس دي بروي على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929. ومن ضمن تطبيقات افتراض دي برولي هو اختراع المجهر الإلكتروني، حيث تتصرف الإلكترونات فيه كما لو كانت أشعة ضوء، تنكسر أشعته داخل الميكروسكوب بوساطة مجالات كهربائية ومغناطيسية، تماما كما تنكسر أشعة الضوء في المجهر العادي ، والميكروسكوب الإلكتروني يفوق المجهر العادي في التكبير، نظراً لأن الإلكترون بخاصته الموجية يتميز بطول موجة قصيرة، أقصر من طول موجة الضوء.
- وقد تبين أن افتراض دي برولي بازدواجية طبيعة الإلكترون الموجية الجسيمية (ازدواجية موجة-جسيم) ينطبق أيضا على جميع الجسيمات التي هي في حجم الذرة وما دونها، مثل بروتون والنيوترون وغيرها.
- صاغ دي بروي العلاقة بين كتلة الجسيم الأولي وطول الموجة المقترنة به بالعلاقة:
=h/m.v
حيث:
- طول الموجة متر
- h ثابت بلانك (جول.ثانية)
وm: كتلة الجسيم جرام
وv سرعة الجسيم متر في الثانية
أي أن طول الموجة المقترنة بالجسيم تقصر بزيادة سرعته، كما تقصر بزيادة كتلته.
إسهامات لويس دي بروجلي في مجال الذرة
نادرا ما كان يشترك أفراد العائلة المالكة في المناحي العلمية المختلفة. فالعالم الفرنسي لويس دي بروجلي كان أميراً - بالرغم من أن الدولة التي كان يعيش فيها في ذلك الوقت كانت جمهورية وكان شخصية لامعة في مجال العلم، حيث وضع فكرة مذهلة في رسالته التي قدمها للحصول على درجة الدكتوراه وهو في الرابعة والعشرين من عمره. كانت الأفكار المتمردة على الواقع تعتبر شيئا مألوفا في مجال علم الفيزياء في تلك الأيام. ولكن ممتحنيه كانوا مرتبكين لدرجة تطلبت منهم استدعاء العالم ألبرت آينشتاين لكي يدلي برأيه في رسالته. اتفق ألبرت آينشتاين بشكل كلي مع اقتراح ذلك الشاب الصغير قليل الخبرة. ومن ثم، حصل لويس دي بروجلي على درجة الدكتوراه التي كان يسمو إليها.
استطاع جوهر نظرية لويس دي بروجلي أن يغير الفرق التقليدي بين الموجات والجسيمات. لقد بدأ العالم ألبرت آينشتاين بهذا العمل بالفعل في عام ١٩٠٥، حيث أثبت أن الضوء - الذي اعتقدنا أنه يمثل موجات لفترة طويلة - يمكن اعتباره جسيمات لها كم معين من الطاقة الضوئية. ونظرا لتأثره الشديد بما فعل العالم ألبرت آينشتاين، إتخذ لويس دي بروجلي أسلوبا عكسيا لأسلوب ألبرت آينشتاين. فقال إن الجسيمات مثل الإليكترونات يمكن اعتبارها كموجات. حتى أنه كانت لديه صيغة تختص بالطول الموجي للموجة المصاحبة والتي تخيلها مصاحبة لأحد الجسيمات عند تحركها كل مرة في الفضاء.
عندما طرح العالم ألبرت آينشتاين الرأي المتعلق بهذه المسألة، رأي الكثير من علماء الفيزياء أن ذلك ليس مقبولاً على الإطلاق فمن وجهة نظرهم أن الجسيمات ما هي إلا جسيمات، وأن الموجات لا يمكن اعتبارها سوى موجات. ولكن العالم لويس دي بروجلي سرعان ما نجح في الحصول على أدلة قوية تثبت صحة هذه الافتراضات. فقد استطاع أن يعطي تفسيراً آخر أقل حدة بالنسبة للمدارات المهمة التي تخيلها العالم نيلز بور والتي تدور فيها الإليكترونات في الذرة (١٩١٣)، والتي شرحت كلا من الطيف الخطي للغازات والجدول الدوري للعناصر. وقام بذلك عن طريق إظهار أن محيط الدائرة لأحد تلك المدارات يعبر بالضبط عن مجموع الطول الموجي الخاص بالإليكترونات في ذلك المدار. ويعني ذلك أن الإليكترون لا يستطيع التوقف عن الدوران في المدار ولو لثانية واحدة. وقد تدفقت الأطوال الموجية لهذه الإليكترونات بشكل طبيعي من خلال الصيغ التي وضعها علماء آخرون، مثل ماكس بلانك (١٩٠٠) وآينشتاين (١٩٠٧). ومن خلال ما سبق، نكتشف حقيقة كل هذه النظريات عن الإليكترونات والجسيمات.
يتمثل الأمر الأكثر أهمية في عرض كيفية تحرك الإليكترونات مثلما تم عرض كيفية تحرك الموجات؛ حيث إنها تنحل مثل الضوء عند سقوطه على منشور زجاجي. فتتحرك الإليكترونات من خلال البلورات، مع مراعاة الترتيب الطبيعي للذرات. وعندما تخرج الإليكترونات مرة أخرى، ينبعث منها بعض الدوائر المضيئة والمعتمة على ظهر شريحة ضوئية، تماما مثل الأهداب التي تمت رؤيتها من قبل العالم توماس يونج في الضوء (١٨٠١) والتي رصدها أيضا هاينريتش هيرتز (١٨٨٨) مع الموجات اللاسلكية. وبذلك تكونت بالفعل الأدلة القوية عن حقيقة آراء العالم لويس دي بروجلي عن ازدواجية الجسيم والموجة؛ وهي الفكرة التي مفادها أن الموجات والجسيمات يمثلان وسيلتين مطابقتين لرؤية الأحداث نفسها.
يمكن أن يمثل مفهومان مختلفان من الناحية الظاهرية العنصر نفسه من الحقيقة. فقد يساعد كلاهما على تمثيل الحقائق دون الدخول في صراع مباشر معاً. لويس دي بروجلي
الشيء المثير للدهشة في ذلك أنه من بين العلماء الفيزيائيين الذين اكتشفوا أن الإليكترونات يمكن أن تكون موجات هو العالم الفيزيائي البريطاني جورج طومسون. ففي عام ١٨٩٧ ، كان والد ذلك العالم وهو جوزيف جون طومسون أول من أثبت أن الإليكترونات (أشعة الكاثود) تعتبر جسيمات وليست موجات. وقد فاز العالمان جورج طومسون وزميله الأمريكي كلارك دايفيسون بجائزة نوبل في علم الفيزياء، نتيجة للعمل الذي قدماه في عام ١٩٣٧ . وقد حصل العالم لويس دي بروجلي بالفعل على تلك الجائزة في عام ١٩٢٩ وهو في الثلاثين من عمره، ليكن بذلك أصغر من يحصل على تلك الجائزة على الإطلاق.
