שטרן Experience - מחקר ניסיוני של התיאוריה המולקולרית-קינטית

במחצית השנייה של המאה התשע עשרה, חקר בראונית (כאוטית) תנועה של מולקולות גרמה עניין רב של פיזיקאים תיאורטיים רבים של זמן. שפותח על ידי מדען סקוטי ג'יימס תאורית מקסוול של מבנה מולקולרי-קינטי של עניין למרות שזה הוכר כלל הקהילה המדעית האירופית, אבל הייתה שם רק צורה היפוטתית. לא מעשי הוא אשר אז זה לא היה. התנועה של מולקולות נשארה נגישה תצפית ישירה ומדידה של המהירות שלהם נראתה בלתי עבירה רק סוגיה מדעית.

זו סיבת ניסויים שיכולים בפועל כדי להוכיח את העובדה של המבנה המולקולרי של החומר ולקבוע את מהירות תנועה של החלקיקים שלה בלתי נראים, בתחילה נתפס כערך יסוד. חשיבות מכרעת של ניסויים כאלה על מדע פיזי ניכרת, שכן היא מאפשרת לקבל הנמקה והוכחה מעשה תוקפו של אחת התיאוריות המתקדמות ביותר של הזמן - the-קינטי המולקולרי.

עד המאה עשרים, המדע בעולם הגיע לרמה מספקת של פיתוח עבור הופעתה של האפשרויות האמיתיות של אימות ניסיוני של התאוריה של מקסוול. פיזיקאי גרמני אוטו שטרן ב 1920, יישום שיטת הקרן המולקולרית, אשר הומצאה על ידי Dyunoye הצרפתי לואי ב 1911, השנה, מצליחה למדוד את מהירות התנועה של כסף מולקולות גז. ניסיון שטרן הוכיח את תוקפיו עוררין של חוק ההפצה של מקסוול. התוצאות של ניסוי זה אשרו את ההערכה והנאמנת אומרת מהירויות אטומות אשר זרם מן הנחות היפותטיות שנעשו על ידי מקסוול. אמנם, על מהות החוויה הדרגתית במהירות גבוהה שטרן היה מסוגל לתת מידע מאוד גס בלבד. מדע מידע נוסף נאלץ לחכות תשע שנים אחרות.

ביתר דיוק את חוק ההפצה יכול לבדוק למרט ב 1929, מספר שטרן חוויה משופרת על ידי העברת הקרן המולקולרית דרך זוג דיסקים מסתובבים, היו חורים רדיאלי לקזז ביחס לזה בזווית מסוימת. על ידי שינוי מהירות הסיבוב של היחידה ואת הזווית בין החורים, למרט ניתן יהיה לבודד המולקולות הבודדות של הקרן, אשר יש ביצועים מהירים שונים. אבל זה היה ניסיון של שטרן סימנה את תחילתה של מחקרים ניסיוניים בתחום התיאוריה המולקולרית-קינטית.

בשנת 1920 הגדרת הניסוי הראשונה נוצרה עבור ניסויים מסוג זה. היא כללה זוג צילינדרים, בעיצוב אישי שטרן. בתוך המכשיר הוצב מוט פלטינה דק עם ציפוי כסף, והוא התאדה ידי חימום חשמל ציר. תנאי הוואקום נוצרו בתוך היחידה, קרן צרה של אטומי כסף שנערכה זרקה חריץ אורכים לחתוך את פני השטח של הגליל, ומתיישב על מסך חיצוני מיוחד. כמובן, המכונה נמצא בתנועה, ובעוד האטומים להגיע בפעם המשטח לפנות דרך זווית מסוימת. בדרך זו, שטרן וקבע את מהירות התנועה שלהם.

אבל זה לא רק הישג מדעי של אוטו שטרן. שנה לאחר מכן, הוא התחבר וולטר גרלך ערך ניסוי, אשר אשר את נוכחותו של הספין של אטומים כדי להוכיח את העובדה של קוונטיזציה המרחבי שלהם. ניסוי שטרן-גרלך דרש הקמת סביבת ניסוי מיוחדת עם עצמת מגנט קבוע בבסיסו. בהשפעת השדה המגנטי שנוצר על ידי רכיב זה חזק חלקיקים יסודיים מוסח אוריינטציה פי ספין מגנטי משלהם.