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De familia noble y aristocrática, heredó los títulos nobiliarios de su padre, de ahí que se le conozca internacionalmente como Príncipe de Broglie. Nació en Dieppe, en el bajo Sena, el 15 de agosto de 1892.

Ingresó primero a la universidad en 1909 a estudiar literatura. Sin embargo, cambió luego y obtuvo un primer grado en historia al año siguiente. Pero las conversaciones con su hermano mayor Maurice, físico experimental, lo llevaron a la ciencia obteniendo su egreso en este campo con un primer grado en 1913. Pronto fue enrolado en el servicio militar justo cuando estalló la primera guerra mundial siendo asignado al ejército entre 1914 al 1918, quedando estacionado en la Torre Eiffel en la sección de comunicaciones. Al final de la guerra retomó sus estudios de física, interesándose por los nuevos desarrollos teóricos que emanaban de la nueva física atómica.

En 1929 recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos en la naciente Mecánica Cuántica, en particular el comportamiento ondulatorio de las partículas que ya había sido comprobado experimentalmente en 1927 por Davisson y Germer. Esta proposición la efectuó de hecho de su tesis doctoral “Recherches sur Théorie des Quanta”, la cual leyó ante la Facultad de Ciencias de la Universidad de París en 1924.

Hasta la defensa de su tesis sus aptitudes como docente permanecieron ocultas, en parte por su dedicación a la investigación y en parte por la guerra y sus secuelas. Primero fueron sus conferencias libres en La Sorbonne, luego fue profesor de física teórica en el nuevo Instituto Henri Poincaré, para llegar finalmente a la cátedra de Física Teórica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de París en 1932. Sin embargo siguió dictando además un curso diferente cada año en el Instituto Poincaré, lo que le valió una gran reputación como expositor y conferencista. Sus aptitudes didácticas se manifestaron además en la gran cantidad de tesis doctorales dirigidas en las décadas siguientes y los varios libros muy bien escritos que explicaban la nueva física. Esto último fue uno de sus principales respaldos para obtener el premio Kalinga en 1952, la primera ocasión en que fue otorgado, tras su creación por la UNESCO el año anterior. A lo largo de su vida de Broglie recibió muchos otros premios, medallas, distinciones y doctorados honoríficos.

Fue elegido a la Academia Francesa de Ciencias recién en 1933 (después de recibir el premio Nobel a los 37 años!) . En 1942 asumió como Secretario Permanente para las ciencias matemáticas en la sociedad, cargo que conservó prácticamente hasta su muerte ocurrida el 19 de marzo de 1987 en París.

Temuco, agosto de 2002