물질파 (material wave / matter wave, 物質波)

양자역학에서 운동량을 가진 모든 물질 입자가 가지고 있다고 생각되는 일종의 파동. 드브로이파라고도 한다.

예를 들어 운동량 p인 입자는 마치 파장 h/p인 파동처럼 거동한다. h는 플랑크 상수(6.6260755 × 10-34J·s)이다. 물질파는 물질이 양자적인 운동상태에 있을 때의 특징으로서 고전적인 운동상태에 있는 입자에는 나타나지 않는다. 전자현미경에서는 전자의 물질파, 즉 전자기파가 광학현미경에서의 빛의 역할을 한다. 이때 전자기파의 파장은 빛의 파장의 1/1만 이하가 되므로 광학현미경보다 훨씬 분해능이 높다.

1924년 프랑스의 L. V. 드 브로이는 학위논문에서 물질파의 존재를 이론적으로 예측했다. 이 때문에 물질파를 드브로이파, h/p를 드브로이파장이라 부른다. 27년에 미국의 C. J. 데이비슨과 L. H. 거머 및 G. P. 톰슨이 전자기파의 회절실험으로 전자의 파동성을 입증했다. 26년 오스트리아의 E. 슈뢰딩거는 물질파의 이론을 토대로 슈뢰딩거의 파동방정식을 끌어냈다. 파동은 직관상(直觀像)을 그리기 쉬우므로 양자역학의 형식으로서 파동방정식의 형태를 취하는 수가 많다. 그러나 이 사실은 물질이 단순한 파동임을 의미하는 것은 아니다.

물질파의 파장은 운동량에 반비례하기 때문에, 질량이 큰 경우에는 파동적 특성이 거의 나타나지 않는다. 따라서 원자 수준에서의 미시적 세계에서는 물질파가 관측이 되나, 우리가 생활하는 일상 수준에서는 거의 물질파의 파장이 0에 가깝다.