Stern Profiad - Astudiaeth arbrofol o theori ginetig foleciwlaidd-

Yn yr ail hanner y bedwaredd ganrif ar bymtheg, yr astudiaeth o Brownian (anhrefnus) mudiant moleciwlau a achosir ddiddordeb mawr o lawer o ffisegwyr damcaniaethol y pryd. Datblygwyd gan wyddonydd Albanaidd James Maxwell theori adeiledd moleciwlaidd-cinetig o fater er y cydnabuwyd yn gyffredinol yn y gymuned wyddonol Ewropeaidd, ond dim ond yn ffurf damcaniaethol. Dim ymarferol caiff ei gadarnhau, yna nid oedd. Mae symudiad moleciwlau yn parhau i fod yn anhygyrch i arsylwi a mesur yn uniongyrchol eu cyflymder yn ymddangos yn anorchfygol dim ond mater gwyddonol.

Dyna pam arbrofion a all yn ymarferol i brofi y ffaith y strwythur moleciwlaidd y sylwedd a phenderfynu ar y cyflymder symudiad o'i gronynnau anweledig, canfyddedig i ddechrau fel sylfaenol. pwysigrwydd hanfodol arbrofion o'r fath ar gyfer gwyddoniaeth ffisegol yn amlwg, gan ei fod yn caniatáu i gael brawf ymarferol a phrawf o ddilysrwydd un o'r damcaniaethau mwyaf datblygedig o'r amser - yr moleciwlaidd-cinetig.

Erbyn dechrau'r ugeinfed ganrif, y wyddoniaeth y byd wedi cyrraedd lefel ddigonol o ddatblygiad ar gyfer dyfodiad y posibiliadau go iawn o ddilysu arbrofol o theori Maxwell. ffisegydd Almaeneg Otto Stern yn 1920, cymhwyso'r dull trawst moleciwlaidd, a ddyfeisiwyd gan Ffrancwr Lui Dyunoye yn 1911, y flwyddyn, yn llwyddo i fesur cyflymder symudiad moleciwlau nwy arian. Profiad Stern profi glwm dilysrwydd gyfraith dosbarthu Maxwell. Cadarnhaodd canlyniadau'r arbrawf hwn o'r asesiad ffyddlondeb yn golygu cyflymder atomau a oedd yn llifo o'r rhagdybiaethau damcaniaethol a wnaed gan Maxwell. Gwir, am natur y profiad cyflym graddiad Stern yn gallu rhoi gwybodaeth yn unig arw iawn. Roedd gwyddor gwybodaeth bellach i aros naw mlynedd arall.

Gyda mwy o fanylrwydd y gallai'r gyfraith dosbarthu gwirio Lammert yn 1929, mae nifer gwell profiad Stern drwy basio y trawst moleciwlaidd trwy bâr o disgiau cylchdroi, roedd tyllau rheiddiol a gwrthbwyso cymharu â'i gilydd ar ongl benodol. Drwy amrywio'r cyflymder cylchdro yr uned a'r ongl rhwng y tyllau, gallai Lammert gael eu hynysu oddi wrth y moleciwlau unigol y trawst, sydd wedi perfformiad cyflymder gwahanol. Ond roedd y profiad o Stern yn nodi dechrau'r ymchwil arbrofol ym maes damcaniaeth ginetig foleciwlaidd-.

Yn 1920 y setup arbrofol cyntaf ei greu ar gyfer arbrofion o'r math hwn. Roedd yn cynnwys pâr o silindrau, a gynlluniwyd yn bersonol gan Stern. Y tu mewn i'r ddyfais gosodwyd gwialen tenau platinwm gyda gorchudd arian, ac yn cael ei anweddu gan gwresogi trydan echel. Mae'r amodau gwactod wedi cael eu creu o fewn yr uned, trawst cul o atomau arian a ddelir ddympio hollt hydredol dorri drwy wyneb y silindr, ac wedi setlo ar sgrin allanol arbennig. Wrth gwrs, mae'r peiriant yn symud, ac er bod yr atomau yn cyrraedd yr amser wyneb i droi trwy ongl benodol. Yn y modd hwn, Stern a phenderfynol cyflymder eu symudiadau.

Ond nid yn unig yn gyflawniad gwyddonol o Otto Stern. Flwyddyn yn ddiweddarach, bu'n cydweithio gyda Walter Gerlach cynnal arbrawf, a oedd yn cadarnhau presenoldeb y sbin atomau ac i brofi y ffaith eu Quantization gofodol. Stern-Gerlach arbrawf mynnu sefydlu setup arbrofol arbennig gyda pwerus magnet parhaol yn ei waelod. O dan ddylanwad y maes magnetig a gynhyrchir gan y pwerus gydran gronynnau elfennol gwyro cyfeiriadedd ôl eu sbin magnetig hunain.