Por Que Precisamos da Dualidade Onda-Partícula?

na física clássica é comum imaginar que os objetos se encaixam em uma de duas categorias na primeira dessas categorias são os objetos formados por partículas ou por várias partículas exemplos disso são eu a água uma cadeira nós temos uma boa intuição do que são os objetos a outra categoria são as ondas e as ondas por sua vez podem ser divididas em duas subcategorias as ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas dessas duas a mais simples é a onda mecânica e o exemplo mais claro e clássico disso é o som o som nada mais é do que

a propagação de energia informação por meio material ea mais difícil das duas são as ondas eletromagnéticas de verdade o exemplo mais simples disso é a luz visível a luz que nós enxergamos a diferença fundamental entre uma onda uma partícula é que uma onda não carrega matéria ela se move através dela levando energia e informação no final do século 17 começo do século 18 existe um debate muito importante e quente na física um debate acerca da própria natureza da luz porque até então ninguém tinha conseguido comprovar se a luz era uma onda ou uma partícula mas

toda essa discussão foi resolvido em 1801 pelo físico britânico thomas e anti ele desenvolveu um experimento capaz de diferenciar se a luz era uma onda uma partícula esse é o famoso experimento da fenda dupla nesse experimento uma fonte de luz é colocada uma distância considerável de uma placa sólida com dois pequenos buracos que estão separados por uma pequena distância do outro lado dessa placa colocamos alguns preparo que é uma palavra chique para a superfície se a luz foi feita de partículas só existem duas possibilidades elas vão passar por uma fenda ou outra e aí elas

vão se aglomerar em grandes quantidades no anteparo atrás dessas aberturas e nós veríamos dois focos de luz bem distintos mas se a luz por uma onda quando essa onda chegar na placa com as duas vendas essa onda seria dividida em duas após serem divididas em duas ondas elas irão interferir uma com a outra e criar um padrão de interferência na atp essa interferência pode acontecer de duas maneiras a destrutiva em que não vemos no anteparo porque as ondas se cancelaram ou construtiva em que vemos luz com o dobro da intensidade porque as ondas se somarão

neste caso o tipo de interferência vai depender da distância que cada onda de cada fenda e percorreu até chegar no anteparo ou seja se esse for o comportamento da luz nós vemos um padrão bem distinto de pontos claros onde houve interferência construtiva e pontos escuros onde houve interferência destrutiva esse é o padrão de difração de uma fenda dupla ea presença dele indica que a coisa que nós estamos lidando tem um comportamento de onda e o resultado é que a luz é uma onda outra descoberta é extremamente importante essa no final do século 19 é de

que a eletricidade é formada por partículas muito menores do que os átomos em si esses são os elétrons a confirmação dos elétrons esse experimento se deve à j&j thomson ele colocou um gerador de raios catódicos que é uma espécie de gerador de raios de eletricidade separado de um anteparo por um vácuo se a eletricidade fosse um fluido ou formada por partículas o tamanho de átomos não haveria jeito de ela passar do gerador de raios catódicos até o anteparo só que thomson mediam cargas negativas anteparo e isso só é possível se a eletricidade foi formada por

partículas 2 essas partículas forem menores do que os atuns muito menores na verdade no final do século 19 tudo parecia muito bem na física o debate sobre a natureza da luz já tinha sido resolvido em 1801 conjunto de equações de maxwell explicar vá nesse único conjunto de equações a eletricidade e magnetismo e à luz como uma onda nós tínhamos descoberto a partícula da electricidade o elétron e tudo parecia estar indo muito bem para os físicos só que eles estavam à beira de uma catástrofe ultravioleta no começo do século 20 os físicos tinham certeza de que

a luz era uma onda e o debate estava encerrado só que começaram a surgir alguns problemas que apontaram falhas na idéia clássica de que as coisas eram ondas ou partículas um dos problemas é a explicação do efeito fotoelétrico a física clássica não conseguia explicar por que algumas cores de luz conseguiram tirar elétrons de placas metálicas enquanto outras não conseguiam a solução como proposta porém foi de que a luz não é uma onda ele tratou a luz como pequenas partículas com energias quants a duas isso significa que ela essa energia só poderiam ser múltiplos inteiros de

uma quantidade hagar vezes f h nesse caso é a constante de planck e f é a freqüência da luz só que isso entra em conflito direto com as idéias da física clássica de que a luz é uma onda porque nesse caso a luz tem que ser uma partícula para resolver o problema ou um problema continua e outra evidência interessante de que a luz é uma partícula apareceu depois quando max planck resolver um grande problema o problema do corpo negro até então nós tínhamos evidências muito grande de que a luz se comportava como uma onda só

que cada vez mais evidências apareciam de que a luz na verdade era uma partícula a solução encontrada para resolver esse problema foi atribuir uma natureza peculiar para a luz ela é tanto uma onda quando uma partícula em algumas situações ela se comporta como uma onda em outras situações ela se comporta como uma partícula esse foi o primeiro indício de uma dualidade honda partícula muitos físicos acharam estranha a proposição de que a luz é tanto uma onda quando uma partícula só que o francês luis de broglie com certeza não era um desses inclusive sugeriu algo ainda

mais extraordinário não só a luz tinha um comportamento de onda e de partícula como também as partículas tinha um comportamento do ao de onda e de partículas e eu não preciso dizer que isso foi um grande choque porque agora não só os fótons se um comportamento do álbum como também elétrons átomos água pedras eu você e todos nós temos características obrigatórias ele ainda deduzir utilizando as equações da relatividade de einstein ea quantificação de energia com que deveria ser a freqüência e o comprimento de onda do que ele chamava de ondas de matéria o comprimento de

onda landa de um objeto com massa de acordo com o de broglie é igual h sobre mv h e novamente a constante de plant e ela tem um valor aproximado de 6,62 vezes 10 elevado a menos 32 jardins vezes segundo esse valor da constante de plant é absurdamente pequeno e é por conta disso que o comprimento de onda dos objetos que nós interagimos nosso dia a dia como por exemplo eu você ou o meu cachorro equipe é absurdamente pequeno é por isso que nós não vemos humanos ou cachorros se propagando como ondas pelo ar por

mais que a proposta de que tudo se comporta como onda e partícula pareça absurda ela ainda assim está de acordo com a nossa experiência diária a hipótese de que a matéria também deve se comportar como onda nas escalas de tamanho da mecânica quântica foi testada logo em seguida com elétrons eles refizeram um experimento da pena dupla com elétrons no lugar da luz o experimento é basicamente o mesmo temos a placa com duas aberturas pequenas e um anteparo para detectar partículas e quando fazemos o experimento obtemos o mesmo padrão de dispersão que as ondas projeta um

anteparo ou seja nas pequeníssimas escala da mecânica quântica o elétron de fato se comporta como uma onda e isso está perfeitamente de acordo com as idéias de onda de matéria do de brilho e as evidências ficam cada vez mais fortes para o lado do bilhete mas já conseguimos observar características ondulatória em moléculas com cerca de 60 átomos de carbono inclusive a pessoa que provou que os elétrons se comportam como uma onda foi g e thomson filho do jj thomson que provou a existência das partículas do elétron então o thomson pai provou que o elétron era

uma partícula só que o thomson um filho provocou o elétron era uma onda indo de encontro ao pai diretamente eu imagino que os jantares de família enquanto os familiares não deveriam ser muito agradáveis levando em conta essas experiências nós chegamos à conclusão de que tanto alunos quanto matéria com massa se comportam como onda e como partícula então como é que nós podemos interpretar isso físicos como de broglie eo bofe propuseram aceitar esses experimentos pelo que eles realmente são de fato a matéria tem um comportamento do al e essas características de onda ou de partículas são

complementares uma com a outra essa em geral é a interpretação mais aceita só que vários outros físicos propuseram outras interpretações como por exemplo a de que a natureza tem característica puramente ondulatória e essa característica corpo circular de partícula que nós observamos é puramente uma consequência ou um artefato da quantificação apesar do debate desvendar uma característica cerca da natureza fundamental da matéria talvez seja uma questão que a física não tenha como responder nós temos experiências e teorias para nos ajudar a construir a nossa teoria de mundo mas as experiências só mostra o comportamento da matéria em

da das situações e as nossas teorias estão cheios de hipóteses e proposições que podem ser mostradas erradas ou insuficientes com o passar do tempo a ciência que mostrou o comportamento do ao da matéria mudou definitivamente a maneira como nós interpretamos a realidade em um nível mais fundamental o universo é cheio de mistérios ea ciência é a lupa que nós usamos para tentar desvendar eles eu me pergunto qual que é a próxima grande descoberta científica que vai abalar para sempre a nossa visão de mundo muito obrigado e até a próxima fazer esses vídeos semanais de ciência

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