thumb|300px|Imaxe ilustrativa de la dualidá onda-partícula, na cual puede vese cómo un mesmu fenómenu puede tener dos perceiciones distintes.
La dualidá onda-corpúsculu, tamién llamada dualidá onda-partícula ye un fenómenu cuánticu, bien comprobáu empíricamente, pol cual munches partícules pueden exhibir comportamientos típicos d'ondes nunos esperimentos mientres apaecen como partícules compactes y alcontraes n'otros esperimentos. Dau esi comportamientu dual, ye típicu de los oxetos mecanocúanticos, onde delles partícules pueden presentar interacciones bien alcontraes y como ondes exhiben el fenómenu de la interferencia.
Acordies cola física clásica esisten diferencies clares ente onda y partícula. Una partícula tien una posición definida nel espaciu y tien masa ente que una onda estender nel espaciu caracterizándose por tener una velocidá definida y masa nulo.
Anguaño considérase que la dualidá onda-partícula ye un “conceutu de la mecánica cuántica según el cual nun hai diferencies fundamentales ente partícules y ondes: les partícules pueden portase como ondes y viceversa”. (Stephen Hawking, 2001)
Este ye un fechu comprobáu esperimentalmente en múltiples ocasiones. Foi introducíu por Louis-Victor de Broglie, físicu francés de principios del sieglu XX. En 1924 na so tesis doctoral, inspirada n'esperimentos sobre la difracción d'electrones, propunxo la esistencia d'ondes de materia, ye dicir que toa materia tenía una onda acomuñada a ella. Esta idea revolucionaria, fundada na analoxía con que la radiación tenía una partícula acomuñada, propiedá yá demostrada entós, nun espertó gran interés, magar lo acertao de los sos planteamientos, yá que nun tenía evidencies de producise. Sicasí, Einstein reconoció la so importancia y cinco años dempués, en 1929, De Broglie recibió'l Nobel en Física pol so trabayu.
El so trabayu dicía que la llonxitú d'onda de la onda acomuñada a la materia yera:
onde ye la constante de Planck y ye'l momentu llinial de la partícula de materia.
Polo xeneral siendo la velocidá de la partícula, la so masa y el factor de Lorentz
Si la velocidá de la partícula ye despreciable respectu de la velocidá de la lluz, el factor de Lorentz ye práuticamente la unidá y el momentu llinial puede calculase por aciu l'aproximamientu clásicu non relativista
Historia Huygens y Newton thumb|300px|La lluz, onda y corpúsculu. Dos teoríes distintos converxen gracies a la física cuántica. Les primeres teoríes comprensibles de la lluz fueron espuestes por Christiaan Huygens, quien propunxo una teoría ondulatoria de la mesma, y en particular, demostrando que cada puntu d'un frente d'onda qu'avanza ye de fechu el centru d'una nueva perturbación y la fonte d'un nuevu tren d'ondes. Sicasí, la so teoría tenía debilidaes n'otros puntos y foi llueu asombrada pola Teoría Corpuscular d'Isaac Newton.
Anque primero Sir Isaac Newton, aldericara esti problema con Pierre Fermat, otru reconocíu físicu de la óptica del sieglu XVII, el significáu de la difracción de la lluz nun se fixo patente hasta'l trabayu realizáu por Newton mientres el so estada nel campu de Woolsthorpe mientres la gran epidemia de Peste de 1665.
Sofitáu nes premises de los sos contemporáneos, Newton propón que la lluz ye formada por pequeñes partícules, coles cualos esplícase fácilmente'l fenómenu de la reflexón. Con un pocu más de dificultá y de una manera menos satisfactoria al nun invocar la naturaleza ondulatoria, pudo esplicar tamién la refraición al traviés de lentes y la separación de la lluz solar en colores por aciu un prisma.
Por cuenta de la enorme estatura intelectual de Newton, la so teoría foi la dominante por un periodu d'un sieglu aproximadamente, ente que la teoría de Huygens foi escaecida. Col descubrimientu de la difracción nel sieglu XIX, sicasí, la teoría ondulatoria foi recuperada y mientres el sieglu XX el bancia ente dambes sobrevivió mientres un llargu tiempu. Al rematar el sieglu XIX, gracies a la teoría atómica, sabíase que toa materia taba formada por partícules elementales llamaes átomos. La lletricidá pensóse primero como un fluyíu, pero Joseph John Thomson demostró que consistía nun fluxu de partícules llamaes electrones, nos sos esperimentos con rayos catódicos. Toos estos descubrimientos llevaron a la idea de qu'una gran parte de la Naturaleza taba compuesta por partícules. Coles mesmes, les ondes yeren bien entendíes, xunto colos sos fenómenos, como la difracción y la interferencia. Creíase, pos, que la lluz yera una onda, tal que demostró'l Esperimentu de Young y efeutos tales como la difracción de Fraunhofer.
Cuando s'algamar el sieglu XX, sicasí, apaecieron problemes con esti puntu de vista. L'efeutu fotoeléctricu, tal como foi analizáu por Albert Einstein en 1905, demostró que la lluz tamién tenía propiedaes de partícules. Más palantre, la difracción d'electrones foi predicha y demostrada esperimentalmente, colo cual, los electrones teníen propiedaes que fueren atribuyíes tanto a partícules como a ondes.
Esti tracamundiu qu'enfrentaba, aparentemente, les propiedaes de partícules y d'ondes foi resuelta pol establecimientu de la mecánica cuántica, na primer metá del sieglu XX. La mecánica cuántica sírvenos como marcu de trabayu unificáu pa entender que toa materia puede tener propiedaes d'onda y propiedaes de partícula. Toa partícula de la naturaleza, seya un protón, un electrón, átomu o cual fora, describir por aciu una ecuación diferencial, xeneralmente, la Ecuación de Schrödinger. Les soluciones a estes ecuaciones conócense como funciones d'onda, yá que son inherentemente ondulatories na so forma. Pueden difractarse ya interferise, llevándonos a los efeutos ondulatorios yá reparaos. Amás, les funciones d'onda interprétense como descriptores de la probabilidá d'atopar una partícula nun puntu del espaciu dau. Quier dicise esto que si se busca una partícula, va atopase una con una probabilidá dada pol cuadráu del módulu de la función d'onda.
Nel mundu macroscópicu nun se reparen les propiedaes ondulatories de los oxetos yá que diches llonxitúes d'onda, como nes persones, son demasiáu pequeñes. La llonxitú d'onda dase, n'esencia, como la inversa del tamañu del oxetu multiplicada pola constante de Planck h, un númberu desaxeradamente pequeñu.
Fresnel, Maxwell y Young A empiezu del sieglu XIX, col esperimentu del doble rendija, Young y Fresnel certificaron científicamente les teoríes de Huygens. L'esperimentu demostró que la lluz, cuando traviesa una rendija, amuesa un patrón carauterísticu d'interferencies similar al de les ondes producíes na agua. La llonxitú d'onda pue ser calculada por aciu dichos patrones. Maxwell, a finales del mesmu sieglu, esplicó la lluz como l'espardimientu d'una onda electromagnética por aciu les ecuaciones de Maxwell. Tales ecuaciones, llargamente demostraes por aciu la esperiencia, fixeron que Huygens fuera de nuevu aceptáu.
Planck, Einstein y los fotones thumb|260px|Efeutu fotoeléctricu: La lluz arrinca electrones de la placa. En 1905, Einstein llogró una notable esplicación del efeutu fotoeléctricu, un esperimentu hasta entós esmolecedor que la teoría ondulatoria yera incapaz d'esplicar. Facer postulando la esistencia de fotones, cuantos de lluz con propiedaes de partícules.
Nel efeutu fotoeléctricu reparábase que si un fexe de lluz incidía nuna placa de metal producía lletricidá nel circuitu. Presumiblemente, la lluz lliberaba los electrones del metal, provocando'l so fluxu. Sicasí, ente que una lluz azul débil yera abonda pa provocar esti efeutu, la más fuerte ya intensa lluz colorao nun lo provocaba. Acordies cola teoría ondulatoria, la fuercia o amplitú de la lluz topar en proporción cola so brillantez: La lluz más brilloso tendría de ser más que suficiente pa crear el pasu d'electrones pol circuitu. Sicasí, extrañamente, nun lo producía.
Einstein llegó a la conclusión de que los electrones yeren expelidos fuera del metal pola incidencia de fotones. Cada fotón individual acarretaba una cantidá d'enerxía Y, que s'atopaba rellacionada cola frecuencia ν de la lluz, por aciu la siguiente ecuación:
onde h ye la constante de Planck (que'l so valor ye 6,626 × 10−34 J·s). Solo los fotones con una frecuencia alta (percima d'un valor estragal específicu) podíen provocar la corriente d'electrones. Por casu, la lluz azul emitía unos fotones con una enerxía abonda p'arrincar los electrones del metal, ente que la lluz colorao non. Una lluz más intenso percima del estragal mínimu puede arrincar más electrones, pero nenguna cantidá de lluz per debaxo del mesmu va poder arrincar unu solo, por bien intensu que sía'l so rellumu.
Einstein ganó'l Premiu Nobel de Física en 1921 pola so teoría del efeutu fotoeléctricu.
De Broglie y les ondes de materia
En 1924, el físicu francés, Louis-Victor de Broglie (1892-1987), formuló una hipótesis na qu'afirmaba que:
Tola materia presenta carauterístiques tanto ondulatories como corpusculares portándose d'unu o otra manera dependiendo del esperimentu específicu.
Pa postular esta propiedá de la materia De Broglie basar na esplicación del efeutu fotoeléctricu, que poco antes diera Albert Einstein suxiriendo la naturaleza cuántica de la lluz. Pa Einstein, la enerxía tresportada poles ondes lluminoses taba cuantizada, distribuyida en pequeños paquetes d'enerxía o cuantos de lluz, que más tarde seríen denominaos fotones, y que la so enerxía dependía de la frecuencia de la lluz al traviés de la rellación: , onde ye la frecuencia de la onda lluminosa y la constante de Planck. Albert Einstein proponía d'esta forma, qu'en determinaos procesos les ondes electromagnétiques que formen la lluz pórtense como corpúsculos. De Broglie preguntóse que por qué nun podría ser de manera inversa, esto ye, qu'una partícula material (un corpúsculu) pudiera amosar el mesmu comportamientu qu'una onda.
El físicu francés rellacionó la llonxitú d'onda, λ (lambda) col momentu llinial de la partícula, por aciu la fórmula, ( válida cuando ):
onde λ ye'l llargor de la onda acomuñada a la partícula de masa m que se mueve a una velocidá v, y h ye la constante de Planck. El productu ye tamién el módulu del vector , o momentu llinial de la partícula. Viendo la fórmula apréciase fácilmente, qu'a midida que la masa del cuerpu o la so velocidá aumenta, mengua considerablemente la llonxitú d'onda.
Esta hipótesis confirmóse trés años dempués pa los electrones, cola observación de los resultaos del esperimentu del doble rendija de Young na difracción d'electrones en dos investigaciones independientes. Na Universidá de Aberdeen, George Paget Thomson pasó un fexe d'electrones al traviés d'una delgada placa de metal y reparó los distintos esquemes predichos. Nos Llaboratorios Bell, Clinton Joseph Davisson y Lester Halbert Germer empunxeron el so fexe al traviés d'una celda cristalina.
La ecuación de De Broglie puede aplicase a tola materia. Los cuerpos macroscópicos tamién tendríen acomuñada una onda, pero, yá que la so masa ye bien grande, la llonxitú d'onda resulta tan pequeña que nellos les sos carauterístiques ondulatories nun se manifiesten d'una manera detectable.
De Broglie recibió'l Premiu Nobel de Física en 1929 por esta hipótesis. Thomson y Davisson compartieron el Nobel de 1937 pol so trabayu esperimental.
Naturaleza ondulatoria de los oxetos mayores Similares esperimentos fueron repitíos con neutrones y protones, el más famosu d'ellos realizáu por Estermann y Otto Stern en 1929. Esperimentos más recién realizaos con átomos y molécules demuestren qu'actúen tamién como ondes.