Experiment Stern je experimentální zdůvodnění molekulárně-kinetické teorie

Ve druhé polovině devatenáctého stoletíStudium brunského (chaotického) pohybu molekul bylo velkým zájmem mnoha teoretických fyziků té doby. Teorie molekulárně-kinetické struktury hmoty, kterou vyvinul skotský vědec James Maxwell, ačkoli byla všeobecně uznávána v evropských vědeckých kruzích, existovala pouze v hypotetické podobě. Nebylo tam žádné praktické potvrzení. Pohyb molekul zůstal nepřímý pro přímé pozorování a měření jejich rychlosti se zdálo prostě neřešitelným vědeckým problémem.

To je důvod, proč je možné experimentovatpraxe prokázat samotnou skutečnost molekulární struktury hmoty a určení rychlosti pohybu jejích neviditelných částic byla zpočátku vnímána jako zásadní. Rozhodující význam těchto experimentů pro fyziku byl zřejmý, protože nám umožnil získat praktické ospravedlnění a důkaz o platnosti jedné z nejprogresivnějších teorií časově-molekulárně-kinetické.

Na počátku dvacátého století se světová vědadosáhla dostatečné úrovně vývoje pro vznik reálných možností experimentálního ověření Maxwellovy teorie. Německý fyzik Otto Stern v roce 1920 pomocí metody molekulárních paprsků, který vymyslel Francouz Louis Dunoye v roce 1911, dokázal měřit rychlost plynných molekul stříbra. Experiment Stern nepochybně prokázal platnost zákona o distribuci společnosti Maxwell. Výsledky tohoto experimentu potvrdily správnost odhadu průměrných rychlostí atomů, které vyplývaly z hypotetických předpokladů společnosti Maxwell. Experiment Stern však mohl poskytnout pouze velmi přibližné informace o povaze rychlého stupňování. Podrobnější informace věda musela čekat dalších devět let.

S větší přesností byl distribuční právo úspěšnýaby zkontroloval Lammerta v roce 1929, poněkud zlepšující experiment Stern tím, že prošel molekulárním paprskem přes dvojici rotujících disků, které mají radiální díry a přesunuty vůči sobě navzájem určitým úhlem. Při změně rychlosti otáčení jednotky a úhlu mezi otvory byl Lammert schopen oddělit jednotlivé molekuly od nosníku, které mají různé rychlosti. Ale experiment ze Sternu inicioval experimentální výzkum v oblasti molekulárně-kinetické teorie.

V roce 1920, prvníExperimentální uspořádání, nezbytné k provádění experimentů tohoto druhu. To sestávalo z dvojice válců, navržených osobně Sternem. Uvnitř přístroje byla umístěna tenká platinová tyč se stříbrným povlakem, která se odpařovala, když byla osa ohřívána elektřinou. Ve vakuových podmínkách, které byly vytvořeny uvnitř instalace, úzký paprsek atomů stříbra prošel podélnou štěrbinou vyříznutou na povrchu válců a usadil se na speciální vnější obrazovce. Jednotka byla samozřejmě v pohybu a během doby, kdy atomy dosáhly povrchu, se podařilo obrátit na nějaký úhel. Tím Stern určil rychlost jejich pohybu.

Ale tohle není jediný vědecký úspěch OttoStern. O rok později společně s Walterem Gerlachem provedl experiment, který potvrdil přítomnost spinů v atomech a prokázal skutečnost jejich prostorové kvantizace. Experiment Stern-Gerlach vyžadoval vytvoření speciální experimentální sestavy se silným permanentním magnetem ve své základně. Pod vlivem magnetického pole generovaného touto silnou složkou se elementární částice odchylují podle orientace vlastního magnetického toku.