ستيرن الخبرة - دراسة تجريبية من الناحية النظرية الجزيئية الحركية

في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، ودراسة البراونية (الفوضى) حركة الجزيئات تسبب اهتماما كبيرا لكثير من الفيزياء النظرية في ذلك الوقت. التي وضعها العالم الاسكتلندي جيمس ماكسويل نظرية التركيب الجزيئي الحركية للمادة على الرغم من أنه تم المعترف بها عموما في الأوساط العلمية الأوروبية، ولكن لم يكن هناك سوى شكل افتراضي. لا عملية تأكيد ذلك، ثم لم يكن. وظلت حركة جزيئات قابلة للوصول إلى الملاحظة المباشرة وقياس سرعتهم بدت مستعصية على الحل مجرد مسألة علمية.

هذا هو السبب في التجارب التي يمكن من الناحية العملية لإثبات حقيقة التركيب الجزيئي للمادة وتحديد سرعة حركة الجزيئات في غير مرئية، وينظر إليها في البداية على أنها أساسية. وكانت الأهمية البالغة لمثل هذه التجارب عن العلوم الطبيعية واضحة، كما أنه يسمح للحصول على إثبات عملي ودليلا على صحة واحدة من النظريات الأكثر تقدما في ذلك الوقت - والجزيئية الحركية.

في أوائل القرن العشرين، قد وصل إلى علم العالم مستوى كاف من التطور لظهور الإمكانيات الحقيقية للتحقق التجريبي لنظرية ماكسويل. الفيزيائي الألماني أوتو ستيرن عام 1920، تطبيق طريقة الشعاع الجزيئي، التي اخترعها الفرنسي لوي Dyunoye في عام 1911، وهو العام، تمكن من قياس سرعة حركة جزيئات الغاز الفضة. أثبتت تجربة ستيرن لا يقبل الجدل في صحة قانون توزيع ماكسويل. وأكدت نتائج هذه التجربة تقييم الإخلاص يعني سرعات الذرات التي تدفقت من افتراضات نظرية التي ماكسويل. صحيح، حول طبيعة خبرة عالية السرعة تدرج كان قادرا على إعطاء المعلومات فقط صعبة للغاية شتيرن. وكان آخر علم المعلومات إلى الانتظار تسع سنوات أخرى.

بمزيد من الدقة يمكن أن قانون التوزيع تحقق لاميرت في عام 1929، العديد من تحسين تجربة ستيرن عن طريق تمرير شعاع الجزيئي من خلال زوج من الأقراص الدوارة، وكان الثقوب شعاعي وتعوض بالنسبة لبعضها البعض في زاوية معينة. من خلال تغيير سرعة دوران وحدة والزاوية بين الثقوب، لاميرت يمكن أن تكون معزولة من الجزيئات الفردية من الحزم، والتي لها أداء مختلف سرعة. لكنها كانت تجربة ستيرن كانت بداية من الأبحاث التجريبية في مجال النظرية الجزيئية الحركية.

في عام 1920 تم إنشاء أول الإعداد التجريبية للتجارب من هذا النوع. إنها تتكون من زوج من اسطوانات، مصممة شخصيا شتيرن. داخل الجهاز وضعت البلاتين قضيب رفيع مع طلاء الفضة، ويبخر عن طريق تسخين محور الكهرباء. وقد خلقت الظروف فراغ داخل الوحدة، حزمة ضيقة من ذرات الفضة عقد ملقاة قطع شق طولي من خلال سطح الاسطوانة، واستقر على شاشة خارجية خاصة. بطبيعة الحال، فإن الجهاز في الحركة، وعلى الرغم من ذرات تصل إلى وقت السطح لتتحول من خلال زاوية معينة. وبهذه الطريقة، ستيرن وتحديد سرعة حركتها.

ولكنها ليست سوى الإنجاز العلمي أوتو ستيرن. وبعد ذلك بعام، وقال انه تعاونت مع أجرى والتر غيرلاخ التجربة، التي أكدت وجود دوران الذرات ولإثبات حقيقة تكميم المكاني. طالبت ستيرن-غيرلاخ التجربة إنشاء الإعداد التجريبية خاص مع قوة المغناطيس الدائم عند قاعدته. تحت تأثير المجال المغناطيسي الناتجة عن هذا القوية المكونة الجسيمات الأولية نحيد التوجه وفقا لتدور المغناطيسي الخاصة بهم.