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Dualidade Onda-Partícula - Louis de Broglie

Dualidade Onda-Partícula Apenas 3 anos após Einstein ganhar seu Nobel pelo efeito fotoelétrico, Louis-Victor de Broglie, fez uma proposta bem ousada em sua tese de doutorado. A luz era tida como onda, mas no efeito fotoelétrico ela se comporta como uma partícula. E se a gente pegasse uma partícula e mostra-se que ela pode se comportar como onda? A proposta de Broglie inicialmente parece estranha, mas desde que Max Planck resolveu a Radiação de Corpo Negro em 1900, teorias estranhas já não espantava a comunidade científica. E curiosamente, de Broglie estava certo. Ele não só provou teoricamente como foi capaz de testar sua teoria com dados experimentais… Em outras palavras, ele conseguiu ver partículas se comportando como ondas. Com muito estudo, De Broglie chegou no seguinte resultado matemático: Lambda=h/mv Onde corresponde ao comprimento de onda… Quando temos uma onda, é aquela distância entre um pico e outro, porém esse lambda dessa fórmula não se refere a uma onda, e sim a uma partícula. E esse é um dos pontos interessantes dessa equação, porque ela diz assim pra você: Se essa partícula fosse uma onda, ela teria este comprimento de onda encontrado nesta fórmula. Além do lambda, temos h, que é a constante de Planck (lembrando que, sempre que esse h aparece, a equação em questão é de física Quântica), m é a massa da partícula e v a velocidade que ela se encontra. Note que massa é uma característica das partículas. Então essa fórmula faz uma correlação entre ondas e partículas. A ideia da dualidade onda partícula é bem simples e você certamente já entendeu… É onda se comportando como partícula e partícula se comportando como onda. Porém, precisamos interpretar a equação de De Broglie para entendermos como funciona este fenômeno. Quando uma partícula colide com uma barreira, seu comportamento se assemelha a uma bolinha de sinuca que bate e volta. As ondas, porém, são capazes de contornar obstáculos usando a difração. É por este motivo que uma pessoa consegue o sinal do wifi, mesmo que haja uma parede entre ela e o modem, já que o WIFI é um tipo de onda. Mas existe um detalhe que comentamos sutilmente no experimento da aula sobre a difração, que dá essa característica especial para as ondas. Nós vimos a difração acontecendo com um feixe de luz vermelho, mas precisávamos utilizar um fio de cabelo, isto porque o comportamento ondulatório só acontece quando a barreira tem dimensões próximas ao comprimento de onda. Agora preste muita atenção: Difração pode definir algo como sendo uma onda. Se uma coisa sofre difração, essa coisa é uma onda. Porém, esse fenômeno pode não acontecer facilmente devido a essa questão do tamanho da barreira e do comprimento de onda. Quando o comprimento de onda for muito menor que o tamanho da barreira, a onda apresenta características muito similares às partículas. Ela bate e volta. Louis De Broglie pensou: E se as partículas, o elétron por exemplo… for uma onda que nunca encontrou uma barreira adequada para exibir seu comportamento de difração? A gente pensaria que ele é uma partícula, mas talvez não seja. A equação de Broglie diz que todas as partículas possuem um comprimento de onda, que neste vídeo eu irei chamar de “comprimento de onda imaginário” e através da equação, podemos calcular o seu valor. O ponto chave é a relação entre esse comprimento de onda imaginário e massa da partícula. Quanto maior a massa de algo, menor será seu comprimento de onda e menor terá que ser a barreira para que a partícula se comporte como onda. A equação de Broglie é mais que uma simples definição da dualidade onda partícula, ela representa uma fronteira entre o mundo quântico e o mundo clássico, o mundo que estamos acostumados. Ela nos diz que comportamentos estranhos ou quânticos, como partícula se comportando como ondas e ondas se comportando como partículas, não é algo que acontece no mundo macroscópico, no nosso cotidiano. Por mais que sejamos feitos por partículas, como nossos átomos interagem para formar toda a estrutura que compõem nossos corpos, na prática nos tornamos objetos grandes demais para que exista algum tipo de barreira que possamos atravessar por meio da difração, ou seja, somos grandes demais para os fenômenos quânticos, mas isso não nos impede de criarmos tecnologias que possam usufruir dessas propriedades quânticas A dualidade onda partícula traz pra gente uma nova visão de mundo. Poderíamos dizer que todas as coisas que chamamos de partículas, são apenas ondas incapazes de demonstrar tais características.