Doświadczenie Stern – badanie eksperymentalne teorii cząsteczkowej kinetycznej

W drugiej połowie XIX wieku, badanie Browna (chaotyczny) ruch cząsteczek wywołał zainteresowanie wielu teoretycznych fizyków tamtych czasów. Opracowany przez szkocki naukowiec James Maxwell teorii molekularnej-kinetyczny struktury materii choć było powszechnie uznane w europejskiej społeczności naukowej, ale nie było tylko hipotetyczna forma. Nie praktyczny potwierdza się wtedy nie było. Ruch cząsteczek pozostawały niedostępne dla bezpośredniej obserwacji i pomiaru ich prędkość wydawała się nie do pokonania tylko problem naukowy.

Dlatego eksperymenty, które mogą w praktyce udowodnić fakt struktury molekularnej substancji i określenia prędkości przepływu swoich niewidzialnych cząstek, początkowo postrzegane jako podstawowe. Ogromne znaczenie dla nauki takich eksperymentów fizycznych było oczywiste, gdyż pozwala uzyskać praktyczne uzasadnienie oraz dowód ważności jednego z najbardziej zaawansowanych teorii czasu – molekularnej-kinetycznej.

Na początku XX wieku, nauka świat osiągnie dostateczny poziom rozwoju do powstania rzeczywistych możliwości eksperymentalnej weryfikacji teorii Maxwella. Niemiecki fizyki Otto Stern, 1920, stosując metodę wiązki molekularnej, który został wynaleziony przez Francuz Lui Dyunoye w 1911 roku, prowadzi do pomiaru prędkości przepływu cząsteczek gazu srebra. Doświadczenie Sterna niezbicie udowodnił słuszność prawa dystrybucji Maxwella. Wyniki tego eksperymentu potwierdziły oceny wierność średnich prędkości węgla, które wypłynęły z założeniami hipotetycznymi Maxwell. To prawda, o naturze doświadczenia szybkiego gradacji Stern był w stanie dać tylko bardzo przybliżone informacje. Dalsza nauka informacja musiała czekać kolejne dziewięć lat.

Z większą precyzją prawo rozkład może sprawdzić Lammert 1929, kilka lepszą jakość Stern przepuszczając wiązki molekularnej przez parę wirujących tarcz, gdyby otwory promieniowe i przestawione względem siebie pod pewnym kątem. Przez zmianę prędkości obrotowej urządzenia, a kąt pomiędzy otworami Lammert mogą być izolowane z poszczególnych cząsteczek belki, które mają różne prędkości obrotowej silnika. Ale to było doświadczenie Sterna zapoczątkowało z badań eksperymentalnych w dziedzinie teorii cząsteczkowej kinetycznej.

W 1920 roku pierwszy Zestaw doświadczalny został stworzony do eksperymentów tego rodzaju. Składał się on z pary cylindrów, zaprojektowanym osobiście przez Sterna. Wewnątrz urządzenia umieszcza się platynę cienkiego pręta z warstwą srebra i odparowano przez ogrzewanie osi elektrycznej. Warunki próżniowe powstały w urządzeniu wąskie wiązki atomów srebra odbywa dumpingowych podłużną szczelinę cięcia przez powierzchnię cylindra i osiadł na specjalnym zewnętrznym ekranie. Oczywiście, urządzenie znajduje się w ruchu, podczas gdy atomy osiągnąć czas powierzchniowy się obracać o pewien kąt. W ten sposób, Stern i określona prędkość ich ruchu.

Ale to nie tylko osiągnięcie naukowe Otto Stern. Rok później nawiązał współpracę z Walter Gerlach przeprowadził eksperyment, który potwierdził obecność spin atomów i udowodnienia faktu ich kwantyzacji przestrzennej. Doświadczenie Sterna-Gerlacha zażądał ustanowienia specjalnej instalacji doświadczalnej z silnym magnesem trwałym u jego podstawy. Pod wpływem pola magnetycznego generowanego przez ten komponencie cząstek elementarnych odchylane orientacji według własnego spinu magnetycznego.