Después de una larga reflexión y meditación en solitario, de repente tuve la idea, en 1923, de que el descubrimiento hecho por Einstein en 1905 tendría que ser generalizado extendiéndolo a todas las partículas materiales y especialmente a los electrones.
LOUIS DE BROGLIE
El duque Louis Victor de Broglie nació en Dieppe en 1892. Su familia pertenecía a la alta nobleza, y desde mucho tiempo atrás había dado a Francia diplomáticos, políticos y jefes militares. Louis era el menor de cinco hermanos. Su familia esperaba que el adorado hermano mayor de Louis, Maurice, siguiera la carrera militar, de modo que Louis decidió servir también a Francia. Maurice escogió la marina, porque pensaba que ello le permitiría estudiar las ciencias naturales, que le habían fascinado desde la infancia. Y realmente logró practicar la ciencia instalando el primer radiotransmisor francés a bordo de un navío.
Después de abandonar el ejército y ponerse a estudiar en Toulon y en la Universidad de Marsella, Maurice se trasladó a una mansión en París, donde en una de las habitaciones montó un laboratorio para estudiar los rayos X. A fin de que le ayudara en sus experimentos, el expeditivo Maurice entrenó a su criado en los rudimentos del procedimiento científico, y éste con el tiempo se convirtió en un ayudante de laboratorio profesional. La fascinación de Maurice por la ciencia era contagiosa, y enseguida su hermano Louis se interesó también por el trabajo de investigación y le ayudó en los experimentos.
Louis asistió a la Sorbona, donde estudió historia medieval. En 1911, Maurice trabajó como secretario del famoso congreso Solvay en Bruselas, donde Einstein y otros importantes físicos se encontraron para discutir los apasionantes nuevos hallazgos en física. A su vuelta, regaló los oídos de su joven hermano con historias acerca de esos fascinantes descubrimientos, y Louis todavía llegó a apasionarse más por la física.
Pero pronto estalló la primera guerra mundial y Louis de Broglie se alistó en el ejército francés. Sirvió en una unidad de radiocomunicaciones, una novedad en esa época. Durante su servicio en la unidad de radiotelegrafía instalada en lo alto de la torre Eiffel, aprendió mucho acerca de las ondas de radio. Y, de hecho, iba a conseguir impacto mundial por el estudio de las ondas. Cuando acabó la guerra, volvió a la universidad y estudió bajo la dirección de algunos de los mejores físicos y matemáticos franceses, entre ellos Paul Langevin y Emile Borel. Diseñó experimentos con ondas y los llevó a cabo en el laboratorio de su hermano en la mansión familiar. Era asimismo amante de la música de cámara, de manera que tenía un íntimo conocimiento de las ondas desde el punto de vista de la teoría de la música.
De Broglie se sumergió en el estudio del libro de actas del congreso Solvay que le había proporcionado su hermano. Se sintió impresionado por la naciente teoría cuántica discutida en 1911, que estaría presente repetidamente en los congresos Solvay durante los años siguientes. Estudió los gases ideales, que se discutieron en el encuentro Solvay, y llegó a una fructífera instrumentación de la teoría de ondas en el análisis de dichos gases usando la teoría cuántica.
En 1923, mientras trabajaba para doctorarse en física en París, «de golpe», como él mismo diría después, «vi que la crisis en óptica se debía simplemente al fracaso en comprender la verdadera dualidad universal de onda y partícula». En ese momento, de hecho, De Broglie descubrió su dualidad. Publicó tres notas cortas sobre el tema, formulando la hipótesis de que las partículas eran también ondas y las ondas también partículas, en las Comptes rendus (actas) de la Academia de París en septiembre y octubre de 1923. Elaboró su trabajo y presentó su descubrimiento en detalle en su tesis doctoral, que defendió el 25 de noviembre de 1924.
De Broglie tomó la concepción de Bohr del átomo y consideró éste como un instrumento musical que puede emitir un tono básico y una secuencia de tonos superiores. Sugirió asimismo que todas las partículas poseen este tipo de aspecto ondulatorio. Más tarde comentó sobre su trabajo: «deseaba representarme la unión de ondas y partículas de una manera concreta, siendo la partícula un pequeño objeto localizado incorporado a la estructura de una onda en propagación». Llamó a las ondas que asociaba con las partículas «ondas piloto». Toda partícula en el universo se asocia entonces con una onda que se propaga a través del espacio.
De Broglie dedujo algunos conceptos matemáticos para sus ondas piloto. Mediante una deducción que emplea varias fórmulas y la constante de Planck, h, llegó a la ecuación que constituye su legado a la ciencia. Su ecuación liga el momento de una partícula, p, con la longitud de onda de su onda piloto asociada, λ, a través de una relación donde aparece la constante de Planck. Dicha relación se expresa simplemente como:
p = h/λ
De Broglie tuvo una idea brillante: usó la maquinaria de la teoría cuántica para formular una relación explícita entre partículas y ondas. Una partícula posee momento (clásicamente, el producto de su masa y su velocidad). Ese momento se relacionaba directamente con la onda asociada a la partícula. Entonces el momento de una partícula en mecánica cuántica es, por la fórmula de De Broglie, igual al cociente de la constante de Planck y la longitud de onda de la onda correspondiente (es decir, cuando vemos la partícula como una onda).
De Broglie no formuló ninguna ecuación para describir la propagación de la onda asociada a una partícula. Esa tarea quedaría reservada a otro gran cerebro, Erwin Schrödinger. Por su trabajo pionero, De Broglie recibió el premio Nobel después de que muchos experimentos verificaran la naturaleza ondulatoria de las partículas durante los años siguientes a la presentación de su teoría.
De Broglie permaneció activo como físico y vivió una larga vida, muriendo en 1987 a la edad de 95 años. Cuando era ya un científico mundialmente famoso, el físico George Gamow (que escribió Thirty years that shook physics, Treinta años que convulsionaron la física) le visitó en su mansión parisina. Gamow tocó el timbre de la puerta y fue recibido por el mayordomo de De Broglie, a quien dijo: «Je voudrais voir professeur De Broglie» (Querría ver al profesor De Broglie). El mayordomo se inclinó. «Vous voulez dire monsieur le duc De Broglie!» (¡Quiere usted decir el señor duque De Broglie!), le corrigió, «O.K., le duc De Broglie», dijo Gamow, y se le permitió finalmente la entrada.