Broglihypoteesi

Broglihypoteesi, tunnettu myös de Broglien hypoteesina, on kvanttifysiikassa esitetty ajatus siitä, että sekä aine että energia voivat käyttäytyä aaltoina. Louis de Broglie esitti sen vuonna 1924 osana uudenlaista ymmärrystä hiukkasten luonteesta. Hänen mukaansa jokaisella hiukkasella, jolla on impulssi p, on vastaava aallonpituus λ, jonka lauseke on λ = h/p, missä h on Planckin vakio. Non-relativistisessa tapauksessa p ≈ mv, joten λ ≈ h/(mv), jolloin suurella nopeudella liikkuvilla hiukkasilla on lyhyempi aallonpituus.

Hypoteesi toi mukanaan aaltoluonteen käsitteen aineelle ja muodosti perustan wave–particle dualiteetille. Se sai välitöntä kokeellista tukea, kun Davisson ja Germer vuonna 1927 osoittivat elektronien diffraktion käyttäytyvän kuten aalloilla. Myöhemmin esimerkiksi neutronien ja atomien diffraktio vahvistivat mallin laajentuneen ulottuvuuden. Broglie-hypoteesi vaikutti merkittävästi kvanttimekaniikan kehitykseen: sen myötä Schrödingerin aalto-ohjelmointi ja kvanttilogiikka ovat keskeisiä kuvaamaan systeemien tilaa ja todennäköisyyksiä mittauksissa.

Nykyisin Broglie-hypoteesi on kiinteä osa modernia fysiikkaa: se simuloi aineen aaltoliikettä, jonka avulla voidaan selittää interferenssi- ja diffraktiokäyttäytyminen sekä tuottaa kvanttitiloja ja todennäköisyysjakaumia. Se soveltuu moniin käytännön sovelluksiin, kuten elektronimikroskopoihin, joissa elektronien aaltoluonnetta hyödynnetään rakenteiden pienentämisessä. Hypoteesi ei ole klassinen aalto vaan kvanttinen kuvaus, jossa aaltoliike kertoo mahdollisten mittaustulosten jakauman.