El recorregut per la Física de Partícules

En Física es dóna el següent fenòmen, molt important per la investigació de les estructures petites:
La llum té tant propietats de partícula, anomenades fotons, com d'ona, anàlogues a les ones d'aigua. Això és una ampliació del model de la llum. Hi ha camps en què es demostren les propietats corpusculars de la llum, i altres en que la llum es comporta com una ona.
Aquest fenòmen s'anomena, en la terminologia de la Física, "dualitat ona-partícula".

Coneixem, per exemple, les ones d'aigua, que tothom ha vist algun cop. A més a més, deus conèixer, d'acústica, el concepte d'ona sonora, i també el de microones.
En Física es parla d'ones en moltes àrees. Això és perquè hi ha molts fenòmens que suggereixen propietats d'ona.
Per exemple hi ha l'ampli camp de les ones electromagnètiques, que engloben totes les ones formades per fotons. Un exemple molt important per les persones és la llum visible. Però també les ones de radio, sense les quals no hi hauria ni radio, ni televisor, ni mòbil, i les ja mencionades microones, pertanyen al grup de les ones electromagnètiques. Altres ones electromagnètiques són la radiació infraroja, la radiació ultravioleta, els rajos x i la radiació radioactiva gamma.
Veiem, per tant, que les ones electromagnètiques representen una àrea molt gran de la Física.

• Una ona necessita un medi de transport.
  Per les ones d'aigua és l'aigua, pel so és l'aire, i per les ones electromagnètiques només cal l'espai.
  
  
• Una ona sempre es genera des d'algun lloc.
  Aquest lloc pot tractar-se com una font de perturbacions. Si, per exemple, tirem una pedra en un estanc en calma, la pedra perturba la superfície plana del llac i es formen ones en la superfície de l'aigua.
  
  
• Les ones sempre s'allunyen del lloc on es generen.
  Si es llança una pedra a l'estanc, es formen ones que s'allunyen de la font de la perturbació, o sigui del lloc per on la pedra ha entrat al llac. Aquesta és una propietat que no només tenen les ones d'aigua. Hem de remarcar que no és el medi el que es belluga, sinó la perturbació. Això es pot veure, per exemple, si deixem un tap de suro sobre una superfície d'aigua i causem una perturbació en alguna altra zona de la superfície. El suro oscil·larà, però no es mourà del lloc, mentre que l'ona d'aigua continuarà allunyant-se.
  

Per tant, sempre s'ha de distingir el moviment de l'ona del moviment del medi.

Hi ha les anomenades ones transversals, que oscil·len perpendicularment respecte la seva direcció de propagació. Aquest tipus d'ona és el que correspon a les ones d'una superfície d'aigua.

Hi ha també les anomenades ones longitudinals, que oscil·len en la direcció en la que es propaguen. Aquest tipus d'ona és el que correspon, per exemple, a la del moviment d'una molla.

A continuació s'explicarà longitud d'ona posant com a exemple una ona transversal. La longitud d'ona, però, és una propietat de totes les ones, també de las logitudinals!

Aquí s'explica la longitud d'ona d'una ona d'aigua.

Cada ona transversal té uns punts remarcables: els "pics" i les "valls".
En la posició en que l'aigua arriba al punt més alt del moviment ondulatori, es parla de "pic de l'ona".
En la zona més baixa del moviment ondulatori, es parla de "vall de l'ona".
Segons si la distància entre dos pics consecutius, entre els quals hi hagi una sola vall, és més gran o més petita, es parla de longituds d'ona més llargues o més curtes. Aquesta denominació de pics, valls i longituds d'ona val per tots els fenòmens ondulatoris.
En el cas de la llum les longituds d'ona més curtes o més llargues són la causa dels diferents colors. Així, la llum vermella té la longitud d'ona més gran de l'espectre, mentre que la violeta té la més petita.

Quan es tracta la llum com un conjunt de partícules (fotons), un se la pot imaginar com formada per moltes "caniques" petites. La "propietat de canica" s'explica amb més detall a la pàgina Estructures.

Si es tracta la llum com una ona, llavors és més fàcil explicar els diferents colors de la llum visible a partir de la longitud d'ona: una longitud d'ona més curta significa una energia més alta.

El fet que existeixin diferents fenòmens físics l'explicació dels quals la proporcioni o bé el model corpuscular o bé el model ondulatori de la llum, és una paradoxa de la física no resolta. Com que la llum mostra les dues propietats, s'ha de concloure que els dos models han de mantentenir-se amb la seva contradicció. La llum es presenta, doncs, a vegades com un feix de partícules, i a vegades com una ona.

És igualment important el fet que també els feixos de partícules materials tenen aquesta propietat d'ona-partícula. Això és important per la investigació de les estructures.

D'altra banda, aquesta propietat és important per la mida de les estructures que volen estudiar-se. La propietat ondulatòria, en concret la longitud d'ona de les partícules, ja siguin partícules materials o fotons, limita la resolució de les estructures a estudiar.
Com més petites són les estructures que es volen enstudiar, més petita ha de ser la longitud d'ona de les partícules de prova.