Quantenphysik

Quantenobjekt Elektron

Louis De BROGLIE (1892 - 1987)

  • Elektronen – mehr als Billardkugeln?
  • Wie verhalten sich Elektronen an einem Doppelspalt?
  • Wie groß ist die de BROGLIE-Wellenlänge?
  • Was ist der Welle-Teilchen-Dualismus?

Louis De BROGLIE (1892 - 1987)

von Unbekannt [Public domain], via Wikimedia Commons

Louis Victor, Duc de BROGLIE (1892-1987) wurde am 15. August 1892 in Dieppe (Frankreich) geboren und war Angehöriger eines alten französischen Adelsgeschlechts. Nach Abschluss seiner Schulausbildung studierte er zunächst Geschichte und Philosophie, wechselte aber 1911 zur Mathematik und Physik. Mit Begeisterung studierte de Broglie die Abhandlungen des 1. Solvay Kongresses (Brüssel Ende 1911) und entwickelte selbständige Überlegungen zur Quantentheorie. Der Ausbruch des 1. Weltkrieges beendete diesen Ansatz.

Nach dem ersten Weltkrieg nahm der junge Wissenschaftler 1919 seine Studien wieder auf und befasste sich mit dem Photoeffekt. Er bekam viele Anregungen von seinem um 17 Jahre älteren Bruder Maurice, der in Paris ein Privatlaboratorium unterhielt, wo vornehmlich über Röntgenspektroskopie und Radioaktivität gearbeitet wurde.

Ende 1923 konzipierte de Broglie seine grundlegenden Ideen über die Dualität von Welle und Korpuskel, die am 25. November 1924 in der berühmten Doktordissertation "Recherches sur la Théorie des Quanta" an der Sorbonne vorgetragen wurden. Albert Einstein hatte schon 1905 von den korpuskularen Eigenschaften des Lichtes gesprochen; de Broglie ordnete nun umgekehrt jedem materiellen Teilchen mit der Energie E und dem Impuls p eine Wellenerscheinung zu mit der Frequenz f = E/h und der Wellenlänge λ = h/p.

Damit wird die Bohrsche Quantisierungsvorschrift n·λ=2·π·r anschaulich verständlich: Es breitet sich auf der "Bahn des Elektrons" um den Atomkern eine Welle aus. Stabile "Bahnen" sind solche, bei denen sich die Wellen nicht selbst durch Interferenz auslöschen, für die also (im Falle von Kreisbahnen) gilt . Diese Bedingung entspricht dem Bohrschen Postulat, so dass de Broglie schreiben konnte: "Nous croyons que c´est la première explication physiquement plausible proposée pour ces conditions de stabilité de Bohr-Sommerfeld."

1927 gelang schließlich der experimentelle Beweis für die Richtigkeit der Theorie. Die Physiker Clinton Davisson und Lester Germer wiesen erstmals Interferenzerscheinungen von Elektronenstrahlen nach: die Strahlen ließen sich an Kristallgittern beugen, d. h. die Elektronen (Teilchen) zeigten das Verhalten von Wellen.

Als Professor der theoretischen Physik am 1929 gegründeten Institut Henri Poincaré arbeitete de Broglie weiter auf dem Gebiet der Quantenelektrodynamik und der Elementarteilchentheorie. Er entwickelte u. a. die "Fusionsmethode" zur Behandlung von Elementarteilchen mit einem Spin, der gleich einem beliebigen Vielfachen von 1/2 ist. De Broglie gehörte zu den namhaftesten Gegnern der Kopenhagener Deutung. Er hat zahlreiche Versuche einer anderen Interpretation der Quantentheorie unternommen. Für seine Entdeckung der Wellennatur von Elektronen erhielt de Broglie 1929 den Nobelpreis für Physik. Er starb am 19. März 1987 in Louveciennes bei Paris.

Weitere Information (englisch) unter www.nobelprize.org

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