Teoria fal elektronowych
W tej pracy (1924) de Broglie opracował swoją rewolucyjną teorię fal elektronowych, która opublikował wcześniej w czasopismach naukowych. (Patrz fala de Broglie). Pogląd, że materia w skali atomowej może mieć właściwości fali, był zakorzeniony w propozycji, którą Einstein wysunął 20 lat wcześniej. Einstein zasugerował, że w pewnych warunkach można zaobserwować światło o krótkich falach, które zachowuje się tak, jakby składało się z cząstek, co zostało potwierdzone w 1923 r. Jednak podwójna natura światła dopiero zaczynała zyskiwać naukową akceptację, kiedy de Broglie rozszerzył ideę takiej dwoistości na materię. (Zobacz dualność fali i cząstek.)
Propozycja De Broglie odpowiada na pytanie, które powstało w wyniku obliczeń ruchu elektronów w atomie. Eksperymenty wykazały, że elektron musi poruszać się wokół jądra i że z niejasnych powodów istnieją ograniczenia dotyczące jego ruchu. Pomysł De Brogliego na elektron o właściwościach fali dał wyjaśnienie ograniczonego ruchu. Fala zamknięta w granicach narzuconych przez ładunek jądrowy miałaby ograniczony kształt, a tym samym ruch, ponieważ każdy kształt fali, który nie mieściłby się w granicach atomu, zakłócałby samą siebie i zostałby wyeliminowany. W 1923 roku, kiedy de Broglie wysunął ten pomysł, nie było żadnych eksperymentalnych dowodów na to, że elektron, którego właściwości korpuskularne zostały dobrze ustalone eksperymentalnie, może w pewnych warunkach zachowywać się tak, jakby był energią promieniowania. Sugestia De Brogliego, jego jedyny główny wkład w fizykę, stanowiła zatem triumf intuicji.
Pierwsze publikacje idei de Brogliego na „fale materii” przyciągnęły niewiele uwagi innych fizyków, ale kopia jego rozprawa doktorska została wysłana do Einsteina, którego odpowiedź była entuzjastyczna. Einstein podkreślił znaczenie pracy de Broglie zarówno w sposób wyraźny, jak i poprzez dalsze jej rozwinięcie. , skonstruował system matematyczny, mechanikę fal, który stał się podstawowym narzędziem fizyki. Jednak dopiero w 1927 roku Clinton Davisson i Lester Germer w Stanach Zjednoczonych i George Thomson w Szkocji znaleźli pierwsze eksperymentalne dowody na falową naturę elektronu .