Materbølger

Materbølger er bølgelignende egenskaper ved materiepartikler som beskrives av kvantemekanikken gjennom bølgefunksjoner. Ifølge Louis de Broglie har partikler med moment et tilsvarende bølgelengde, noe som gir mulighet for interferens og diffraksjon. Den grunnleggende sammenhengen er λ = h/p, der h er Plancks konstant og p er partikkelensmoment. For ikke-relativistiske partikler er p = mv, slik at λ = h/(mv). Energi og frekvens er koblet ved E = hf, og i klassisk ikke-relativistisk regime E = p^2/(2m); ved høyere hastigheter trengs relativistiske uttrykk (E^2 = p^2 c^2 + m^2 c^4).

Bølgefunksjonen ψ beskriver systemets tilstand, og dens moduluskvadrat |ψ|^2 gir sannsynlighetsfordelingen for posisjon og andre observabler. Tid og rom påvirker ψ gjennom Schrödinger-ligningen (non-relativistisk regime) eller Dirac-ligningen i relativt tilfeller, som gir tidsutviklingen av bølgefunksjonen.

Materbølger har blitt bekreftet i en rekke eksperimenter, mest kjent Davisson–Germer-eksperimentet som viste elektron-diffraksjon. Andreganging er også observert i nøytron- og atomebaserte interferometerer, og effekter på molekylnivå viser at bølgekoperasjonen gjelder for mange partikler. Dette understreker at bølgeteoretiens beskrivelser gjelder for partikler med bevegelsesmengde, og at bølgelekinnen er en statistisk beskrivelse av kvantetilstander snarere enn en klassisk fysisk bølge i rommet.