Hypothèse de de Broglie - Définition

Contexte historique

Avant

La constante de Planck, introduite en 1900 pour modéliser le rayonnement du corps noir, amena l'idée d'une quantification de l'énergie du champ électromagnétique dépendant de la fréquence de l'onde, ainsi que l'a exprimé clairement Einstein en 1905, alors qu'en théorie et expérimentalement -jusqu'aux expériences de ce début de siècle- l'énergie de cette onde ne semblait dépendre que de son amplitude, comme toutes les ondes connues.
En 1913, Niels Bohr expliqua les raies spectrales de l'atome d'hydrogène, en utilisant de nouveau la quantification, dans son article de juillet 1913 On the Constitution of Atoms and Molecules.
Ces théories bien que pertinentes vis-a-vis des données expérimentales, étaient strictement phénoménologiques : il n'existait pas de justification rigoureuse pour la quantification, et ne semblaient pas compatibles avec les autres aspects de la physique classique comme relativiste, malgré les efforts des plus grands physiciens du moment.
Louis de Broglie, nourri d'une connaissance précise de l'histoire de la physique, exprima et argumenta l'idée qui débloqua la situation.

Accueil de l'hypothèse

À la fin de sa soutenance de thèse, Jean Perrin, qui était son directeur de thèse, lui demanda comment mettre en évidence cette onde hypothétique. Louis de Broglie lui répondit, sans hésiter, « en diffractant des électrons ». Ce qui fut fait en 1927 dans une expérience réalisée par George Paget Thomson, et indépendamment par Clinton Joseph Davisson et Lester Halbert Germer.
Paul Langevin envoya un exemplaire de la thèse à Einstein, qui lui répondit par courrier que Louis de Broglie avait « levé un coin du grand voile ».

Le fait que la thèse ait été soutenue par Einstein amena Erwin Schrödinger à prendre connaissance de l'hypothèse de de Broglie, et en « laissant de côté les conceptions relativistes qui m'avaient initialement guidées, mais serrant de plus près que je ne l'avais fait l'analogie entre mes résultats et la vieille théorie d'Hamilton-Jacobi » obtient en 1925, l'équation différentielle vérifiée par cette onde, l'équation de Schrödinger, non relativiste mais plus maniable que le principe tel que formulé par de Broglie.

Après

Le développement très rapide de la mécanique quantique après la publication de son travail a mis Louis de Broglie face à une interprétation probabiliste de la fonction d'onde qui ne lui convenait pas et, se sentant plus proche de la vision einsteinienne de la physique, il a essayé de développer sa propre interprétation de la théorie quantique : la théorie de l'onde pilote formulée vers 1927.
À noter que ses hypothèses sur les quanta de lumière, évoquées et utilisées dans sa thèse, n'ont pas eu le même succès.