Untertitel: Fußballquanten
Es war nun also nachgewiesen, dass Licht sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften besitzt. Im Jahr 1924 stellte der französische Physiker Louis De Broglie (sprich „de Broi„) eine gewagte Hypothese auf. Warum sollte diese Doppelnatur nur für Photonen und nicht auch für andere Quanten gelten? Wieso sollten zum Beispiel Elektronen neben ihren Teilcheneigenschaften nicht auch Welleneigenschaften aufweisen, quasi auch eine Materiewelle sein? De Broglie stellte einen Zusammenhang zwischen Teilchen-Impuls und Wellenlänge her (siehe auch folgende Tab.; zur Herleitung der Gleichung siehe F31).
| Materiewellenlänge: $\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{m\cdot v} $ | |
|---|---|
| $\lambda$ | Materiewellenlänge (m) |
| $p$ | Impuls (kgms-1) |
| $m$ | Masse (kg) |
| $v$ | Geschwindigkeit des Teilchens |
| $h$ | Planck'sches Wirkungsquantum (Js) |
| Größenordnungsmäßige Beispielswerte für Wellenlängen bei Licht und Materie. Auch makroskopischen Objekten, etwa einem Tennisball, kann man demnach eine Wellenlänge zuordnen. Diese ist aber so absurd winzig, dass ihre Welleneigenschaften im Alltag nicht zu bemerken sind. |
Das klang ziemlich verrückt. Tatsächlich konnte man aber bereits 1927 die Welleneigenschaften der Elektronen belegen und auch die Richtigkeit der Gleichung für die Materiewellen belegen. Bis heute hat man die Doppelnatur der Quanten auch für Neutronen, Atome und sogar für Riesenmoleküle nachgewiesen. De Broglies scheinbar absurde Annahme erwies sich als völlig richtig und war ein wichtiger Schritt in Richtung heutiger Quantenmechanik.
Die de Broglie-Gleichung erlaubt es im Prinzip, jedem Objekt eine Wellenlänge zuzuordnen (Tab.). Da mit zunehmender Masse die Wellenlänge sinkt, schieben sich die Interferenzstreifen zusammen (F16). Deshalb wird es immer schwieriger diese nachzuweisen, je größer die Objekte werden. Wo liegt also die Grenze für die Beobachtungen von Quanteninterferenzen? Anton Zeilinger, österreichischer Quantenphysiker von Weltformat, meint dazu: „Die Beantwortung dieser Frage wird wohl eher dem Erfindungsreichtum des Experimentators überlassen sein als prinzipiellen theoretischen Überlegungen“. Für makroskopische Objekte wird es allerdings wohl niemals möglich sein, weil deren Wellenlänge so absurd winzig ist.