Dualidade onda-corpúsculo

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Mecânica quântica
{\Delta x}\, {\Delta p} \ge \frac{\hbar}{2}
Princípio da Incerteza
Introducão a...

Formulação matemática

Conceitos fundamentais
Estado quântico · Função de onda
Superposição · Emaranhamento

· Incerteza
Exclusão · Dualidade
Decoerência · Teorema de Ehrenfest · Tunelamento

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A dualidade onda-partícula, também denominada dualidade onda-corpúsculo ou dualidade matéria-energia, constitui uma propriedade básica dos entes físicos em dimensões atômicas - e por tal descritos pela mecânica quântica - que consiste na capacidade dos entes físicos subatômicos de se comportarem ou terem propriedades tanto de partículas como de ondas [1] .

A dualidade partícula-onda foi enunciada pela primeira vez, em 1924, pelo físico francês Louis-Victor de Broglie, que anunciou que os elétrons apresentavam características tanto ondulatórias como corpusculares, comportando-se de um ou outro modo dependendo do experimento específico. A experiência de Young (experiência da dupla fenda) exemplifica de maneira sensível o comportamento ondulatório do elétron; e pelo que já se conhecia do mesmo como partícula - a citarem-se os experimentos realizados com o tubo de Crookes, e outros - a dualidade onda partícula deste ente: difração em fenda dupla é uma propriedade notoriamente ondulatória.

De Broglie fundou seu raciocínio inicialmente na intuição e nos conhecimentos acerca do efeito fotoeléctrico para chegar a esta conclusão. Durante seus estudos acerca do efeito fotoelétrico - estudo que lhe rendeu o prêmio nobel - Albert Einstein havia concluído que os fótons que atuavam no efeito fotoelétrico exibiam todas as propriedades esperadas de um feixe de partículas, comportando-se cada qual como uma partículas com energia E=h•f, onde f representa a frequência de onda da onda eletromagnética associada aos fótons em consideração. Einstein concluiu desta forma que, em determinados processos, as ondas se comportam como se corpúsculos fossem. De Broglie imaginou então o inverso, ou seja, se ondas se comportam como partículas, porque não esperar que partícula se comportem como ondas? Levando sua ideia a cabo e confrontando-a com dados empíricos o físico francês foi capaz de relacionar com sucesso o comprimento de onda associado ao comportamento ondulatório da "partícula" com a massa da referida "partícula" mediante a formula λ=h/P, onde P representa o módulo do vetor quantidade de movimento  \vec P , ou seja, o produto da massa pelo módulo da velocidade (m•v) do ente; h representa a constante de Constante de Planck, e 'λ', o comprimento de onda associado.

Observando-se a fórmula verifica-se facilmente que, à medida que a massa ou sua velocidade aumenta, diminui consideravelmente o comprimento de onda. Os corpos macroscópicos têm associada uma onda, porém a massa é tão grande que se pode afirmar que apresenta um comprimento de onda desprezível, porém não nulo. Embora no mundo macroscópico tais efeitos ondulatórios sejam por tal imperceptíveis, no mundo subatômico estes certamente não o são, e por tal, na hora de se falar sobre "partículas" atômicas é muito importante se considerar a dualidade - já que o comportamento ondulatório determinado pelo comprimento de onda que possuem é a única forma de se explicar muitos de seus fenômenos.

Alguns propõem explorando os recursos de linguagem (neologismo) que não se tem "partículas" e "ondas" no mundo quântico, e sim apenas "partículas-onda" - entes físicos que se comportam ora como partícula, ora como onda.

A dualidade onda-partícula estendeu o conceito de relação de dispersão antes presente em ondulatória ao âmbito da mecânica.

Referências

  1. Resnick, Robert; Eisberg, Robert. Física Quântica. Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e partículas. Rio de Janeiro: Editora Campus, 1979. ISBN 85-7001-309-4
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