Kinh nghiệm Stern - nghiên cứu thực nghiệm của lý thuyết phân tử-động

Trong nửa sau của thế kỷ XIX, các nghiên cứu của Brown (hỗn loạn) chuyển động của các phân tử gây ra một quan tâm của nhiều nhà vật lý lý thuyết của thời điểm đó. Phát triển bởi một nhà khoa học người Scotland James Maxwell lý thuyết về cấu trúc phân tử-động của vật chất mặc dù nó đã được thừa nhận chung trong cộng đồng khoa học châu Âu, nhưng chỉ có một hình thức giả thuyết. Không thực tế nó được xác nhận sau đó nó đã không được. Sự chuyển động của các phân tử vẫn không thể tiếp cận để quan sát trực tiếp và đo tốc độ của họ dường như không thể vượt qua chỉ là một vấn đề khoa học.

Đó là lý do tại sao các thí nghiệm mà có thể trong thực tế để chứng minh thực tế về cấu trúc phân tử của các chất và xác định tốc độ chuyển động của các hạt vô hình của nó, ban đầu coi là cơ bản. tầm quan trọng quan trọng của thí nghiệm như vậy cho khoa học vật lý là điều hiển nhiên, vì nó cho phép để có được sự xác nhận đúng thực tế và bằng chứng về tính hợp lệ của một trong những lý thuyết tiên tiến nhất của thời gian - các phân tử-động.

Đến đầu thế kỷ XX, khoa học trên thế giới đã đạt đến một mức độ đủ phát triển cho sự xuất hiện của các khả năng thực sự của xác minh thực nghiệm của lý thuyết của Maxwell. vật lí người Đức Otto Stern năm 1920, áp dụng phương pháp chùm phân tử, được phát minh bởi một người Pháp Lui Dyunoye vào năm 1911, năm nay, quản lý để đo tốc độ di chuyển của các phân tử khí bạc. Kinh nghiệm Stern irrefutably chứng minh tính hợp lệ của luật phân bố Maxwell. Kết quả của thí nghiệm này khẳng định việc đánh giá độ trung thực có nghĩa là vận tốc nguyên tử mà chảy từ các giả định giả thuyết do Maxwell. Đúng vậy, về bản chất của kinh nghiệm tốc độ cao phân cấp Stern đã có thể cung cấp thông tin chỉ rất thô. khoa học thông tin hơn nữa đã phải chờ thêm chín năm.

Với độ chính xác cao hơn quy luật phân bố có thể kiểm tra Lammert vào năm 1929, một số cải tiến kinh nghiệm Stern bằng cách thông qua các chùm phân tử thông qua một cặp đĩa xoay, có lỗ xuyên tâm và bù đắp tương đối với nhau ở một góc độ nhất định. Bằng cách thay đổi tốc độ quay của các đơn vị và góc giữa lỗ, Lammert có thể được phân lập từ các phân tử riêng lẻ của dầm, mà có hiệu suất tốc độ khác nhau. Nhưng đó là kinh nghiệm của Stern đánh dấu sự bắt đầu của nghiên cứu thực nghiệm trong lĩnh vực lý thuyết phân tử-động.

Năm 1920 thiết lập thử nghiệm đầu tiên được tạo ra cho các thí nghiệm của loại hình này. Nó bao gồm một cặp xi-lanh, được thiết kế cá nhân của Stern. Bên trong thiết bị được đặt bạch kim thanh mỏng với một lớp phủ bạc, và được bốc hơi bằng cách nung nóng trục điện. Các điều kiện chân không đã được tạo ra trong đơn vị, một chùm hẹp của các nguyên tử bạc tổ chức đổ khe dọc cắt qua bề mặt của hình trụ, và định cư trên một màn hình bên ngoài đặc biệt. Tất nhiên, máy đang chuyển động, và trong khi các nguyên tử đạt được thời gian bề mặt để biến thông qua một góc độ nhất định. Bằng cách này, Stern và xác định tốc độ của phong trào của họ.

Nhưng nó không chỉ là một thành tựu khoa học của Otto Stern. Một năm sau, ông đã hợp tác với Walter Gerlach tiến hành một thí nghiệm, trong đó khẳng định sự hiện diện của các spin của nguyên tử và để chứng minh thực tế của lượng tử hóa không gian của họ. Stern-Gerlach thí nghiệm đòi hỏi việc thành lập một thiết lập thử nghiệm đặc biệt với một mạnh mẽ nam châm vĩnh cửu tại căn cứ của mình. Dưới ảnh hưởng của từ trường được tạo ra bởi thành phần mạnh mẽ này các hạt cơ bản lệch định hướng theo quay từ riêng của họ.