20. yüzyılın başlarında, etrafımızı çevreleyen evreni anlama yolunda ciddi adımlar atıldı. Bu adımların en önemlilerinden ikisi fotoelektrik olay ve compton saçılmasıdır. Bu iki çalışma bizlere, ışığın enerji ve momentuma sahip fotonlar (parçacıklar) halinde yayıldığını söyler. Ancak, ışık ile yapılan girişim ve kırınım deneyleri de bizlere ışığın dalga özelliği gösterdiğini, reddedilemez şekilde gösterir. Işığın söz konusu ikili doğası, günlük yaşamdaki deneyimlerimizle çeliştiği için kabullenmesi epey güç bir konudur. Aklınıza “Sadece ışık mı ikili doğaya sahiptir?”sorusu gelmiş olabilir. Endişelenmeyin, bu soruyu soran ilk kişi değilsiniz.
1923 yılında, genç ve heyecanlı fizikçi Louis de Broglie, doktora tezinde: "Fotonlar hem dalga hem de parçacık özelliklerine sahipler. Belki maddenin her türlü şekli bu iki özelliğe sahiptir" öngörüsünde bulundu.
De Broglie’ye göre, elektronların kararlı hareketlerinde karşımıza tamsayı değerler çıkmasının, tamsayı değerler ile açıklanan girişim ve titreşim ile bir bağlantısı vardı. Öngördüğü bu bağlantıdan yola çıkan de Broglie, elektronların yalnızca parçacıklar olarak düşünülemeyeceğini, aynı zamanda dalga doğasına da sahip olmaları gerektiğini düşündü.
Fotonun dalga boyu ile momentumu arasındaki bağıntıdan () yola çıkan de Broglie, ışık için geçerli bu formülün, kütleye sahip (maddesel) parçacıklar için de geçerli olacağını öngördü. de Broglie’ye göre kütlesi , hızı olan bir parçacığın de Broglie dalga boyu aşağıdaki gibidir:
\begin{equation}
\lambda=\frac{h}{mv}
\end{equation}
Bağıntıdan da görüldüğü üzere, büyük kütleli cisimlerin dalga boyu, önemsenmeyecek kadar küçük olmaktadır. Bu yüzden bizim gibi büyük cisimlerin, dalga özelliğinden pek bahsetmeyiz.
Madde dalgaları ismini verdiği bu dalgaların, 1927 yılında C. Davisson ve L. Germer tarafından deneysel olarak doğrulanmasından yalnızca iki yıl sonra, de Broglie’nin doktora tezi Nobel'e layık görüldü.
Ege Can Karanfil
Kaynaklar
1. Serway ve Beichner, Fizik 3 (Modern Fizik) 5. Baskı, Syf. 1311
2. Namık K. Tunalı ve Saim Özkar, Anorganik Kimya, Syf. 10