Experiment de Stern i Gerlach
El experiment de Stern i Gerlach, nomenat aixina en honor dels físics alemans Otto Stern i Walther Gerlach, és un famós experiment realisat per primera volta en 1922 sobre la deflexión de partícules i que va ajudar a assentar les bases experimentals de la mecànica quàntica. Pot utilisar-se per a ilustrar que els electrons i àtoms tenen propietats quàntiques intrínseques, que les mides afecten a les propietats de les partícules medides i que els estats quàntics necessàriament es descriuen a través de número complejo.
Descripció
[editar | editar còdic]
L'experiment de Stern-Gerlach consistia en enviar un fes d'àtoms d'argent a través d'un camp magnètic inhomogéneo. El camp magnètic creixia en intensitat en la direcció perpendicular a la que s'envia el fes. l'espin dels diferents àtoms força a les partícules d'espin positiu +1/2 a ser desviades cap a dalt i a les partícules d'espin opost -1/2 a ser desviades en el sentit contrari, i per lo tant pot medir el moment magnètic de les partícules.
En el cas clàssic no quàntic, una partícula qualsevol en un moment magnètic entrarà en el camp magnètic en el seu moment magnètic orientat a l'encert. L'efecte del camp magnètic sobre tals partícules clàssiques ocasionaria que anaren desviades també en sentits oposts pero depenent el grau de deflexión de l'àngul inicial entre el moment magnètic i el camp magnètic al que se somet el fes. Per lo tant algunes partícules serien desviades fortament, unes atres de manera més dèbil i progressivament s'anirien trobant partícules desviades en abdós direccions cobrint tot l'espectre de intensitat possibles.
No obstant, l'experiment de Stern-Gerlach posa de manifest que açò no és aixina, i s'observa que totes les partícules es desvien o be cap a dalt o be cap a avall, pero abdós grups en la mateixa intensitat. Les partícules tenen o be espin o , sense valors intermijos.
El moment magnètic m de l'electró pot medir-se per mig d'esta experiència, i és igual en mòdul al magnetón de Bohr mB.
Història
[editar | editar còdic]
Otto Stern i Walther Gerlach varen realisar l'experiment en Fráncfort del Meno, en 1922. En aquella época, Stern era ajudant d'investigació de Max Born en l'Institut de Física Teòrica de l'Universitat de Fráncfort, i Gerlach era ajudant d'investigació en l'Institut de Física Experimental d'eixa mateixa universitat.
Despuix de la Primera Guerra Mundial, Otto Stern es va vore interessat en els experiments sobre fas moleculars de sodi realisats en 1911 per Louis Dunoyer, qui havia demostrat que els "rajos moleculars" de sodi viajaven en llínea recta. Otto Stern pensava que utilisant tals fas es podien medir propietats essencials de la matèria i posar a prova les incipients idees quàntiques de l'época. Walther Gerlach per la seua banda havia realisat el seu doctorat treballant sobre l'emissió de cos negre i l'efecte fotoeléctrico dos dels pilars bàsics de la mecànica quàntica i havia treballat posteriorment en el desenroll de la telegrafia sense fils.
En l'época de l'experiment el model més famós de l'estructura atòmica era el model de Bohr que descrivia els electrons com a partícules que orbitaban el núcleu atòmic carregat positivament en orbitales cada u dels quals tenia associat un cert nivell d'energia. Ya que els electrons estaven cuantizados, forçats a trobar-se en determinats nivells d'energia se suponia que la cuantizació estava referida a una cuantizació de l'espai a escala subatòmica.
L'experiment va tardar més d'un any en poder ser desenrollat en èxit des de la seua concepció original. En la forma final de l'experiment un fes d'àtoms d'argent (produïts per efusión del vapor metàlic produït en un forn calfat a 1000 °C) era colimado per dos rendijas estretes d'uns 0.03 mm i travessaven una bobina magnètica de 3.5 cm de llongitut en un camp magnètic d'una intensitat màxima de 0.1 tesles i un gradient màxim d'uns 10 tesla/cm. La desviació dels fas atòmics conseguida era solament de 0.01 mm. L'instrument original solia estropejar-se unes poques hores despuix d'iniciar-se l'experiment per lo que solament una fina capa d'àtoms d'argent eren depòsits en el receptor final. Quan Stern i Gerlach varen observar el receptor no es veen traces de l'argent depositat pero a mida que exploraven la placa receptora esta va escomençar a cobrir-se d'un material que mostrava el pas del fes. Tal i com conta Gerlach en les seues memòries l'argent estava reaccionant en els vapors de sulfur que provenien de la seua respiració i dels cigarrets que fumava habitualment.
Vore també
[editar | editar còdic]Enllaços externs i referències
[editar | editar còdic]- F. Bretislav i D. Herschbach, "Stern and Gerlach: How a Bad Cigar Helped Reorient Atomic Physics", Artícul de Physics Today, decembre de 2003 (Inglés)
- L'experiment de Stern-Gerlach (Espanyol)
- Este artícul conté una traducció derivada de «Experimento de Stern y Gerlach» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.