hiukkasluonne

Hiukkasluonne tarkoittaa ilmiötä, jossa sekä aine että säteily voidaan havaita ja mitata tavalla, joka viittaa paikallisesti erillisiin hiukkasiin. Siinä tapauksessa havaintoihin liittyvät määrälliset ominaisuudet, kuten energia ja momentti, voivat tulla esiin prosessin yksittäisinä tapahtumina. Samalla sama ilmiö voi kuitenkin osoittaa aaltoilevaa käyttäytymistä, esimerkiksi interferenssimuodostelmina ja diffraktiona.

Historiallisesti valo nähtiin vuoroin aaltona ja vuoroin hiukkasena. Kvanttimekaniikan kehittyessä esitettiin wave–particle dualismi: hiukkasina voidaan nähdä esim. fotonit ja elektronit, mutta niillä on myös aallonkaltaista luonnetta. Louis de Broglie ehdotti aineenkin aalto-ominaisuuksia, mikä selitti elektronien diffraktion. Sähkömagneettinen säteily voidaan käsittää fotoneina, kvanteina, joiden energia E = hν. Näihin kokeisiin kuuluvat fotoelektrinen vaikutus sekä elektronien diffraktio ja Comptonin sironta.

Hiukkasluone ilmenee erityisesti yksittäisten tapahtumien detektiossa: havaitaan diskreettejä osumia ja kvantittuneita energiatason siirtymiä. Toisaalta sama järjestelmä käyttäytyy aaltoina kokeissa, joissa havaitaan interferenssiä. Näin ollen hiukkasluonne on osa wave–particle dualismia ja Bohrin komplementaarisuusperiaatetta: ilmiöiden luonne riippuu mittausmenetelmistä ja kiinnostuksen kohteesta.

Nykykäsityksessä hiukkasluonne ei tarkoita, että hiukkanella olisi klassinen reitti ennen mittausta, vaan että systema voidaan kuvailla eksitaisioina energiamaileina, jotka ilmenevät mittauksissa paikallisesti. Kvanttifysiikassa hiukkaset nähdään usein kenttäekscitaatioina, joiden ominaisuudet riippuvat vuorovaikutuksista ja havainnoista.