تجربة ستيرن هي الدليل التجريبي للنظرية الجزيئية الحركية
في النصف الثاني من القرن التاسع عشركانت دراسة حركة الجزيئات البراونية (الفوضوية) ذات أهمية كبيرة للعديد من علماء الفيزياء النظرية في ذلك الوقت. التي وضعها العالم الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل نظرية التركيب الجزيئي الحركية للمادة على الرغم من أنه تم المعترف بها عموما في الأوساط العلمية الأوروبية، ولكن لم يكن هناك سوى شكل افتراضي. لم يكن هناك تأكيد عملي لها بعد ذلك. ظلت حركة الجزيئات غير قابلة للوصول إلى الملاحظة المباشرة ، ويبدو أن قياس سرعتها مجرد مشكلة علمية غير قابلة للحل.
هذا هو السبب في التجارب قادرة علىممارسة لإثبات حقيقة جدا من التركيب الجزيئي للمادة وتحديد سرعة حركة جسيماتها غير مرئية ، في البداية تعتبر أساسية. كانت الأهمية الحاسمة لمثل هذه التجارب في العلوم الفيزيائية واضحة ، لأنها مكنتنا من الحصول على مبرر عملي ودليل على صحة واحدة من أكثر النظريات تقدمية في الحركة الجزيئية-الحركية.
مع بداية القرن العشرين ، علوم العالمقد وصلت إلى مستوى كاف من التطور لظهور الإمكانيات الحقيقية للتحقق التجريبي لنظرية ماكسويل. الفيزيائي الألماني أوتو ستيرن عام 1920، تطبيق طريقة الشعاع الجزيئي، التي اخترعها الفرنسي لويس الكثبان الرملية في عام 1911، وهو العام، تمكن من قياس سرعة حركة جزيئات الغاز الفضة. أثبتت تجربة ستيرن لا يقبل الجدل في صحة قانون توزيع ماكسويل. وأكدت نتائج هذه التجربة تقدير متوسط ذرات سرعة الإخلاص التي تدفقت من افتراضات نظرية التي ماكسويل. صحيح، حول طبيعة خبرة عالية السرعة تدرج كان قادرا على إعطاء المعلومات فقط صعبة للغاية شتيرن. كان على مزيد من المعلومات التفصيلية أن تنتظر تسع سنوات أخرى.
مع دقة أكبر ، نجح قانون التوزيعللتحقق من Lammert في عام 1929 ، إلى حد ما تحسين تجربة ستيرن عن طريق تمرير شعاع الجزيئي من خلال زوج من الأقراص الدوارة وجود ثقوب شعاعية والنزوح بالنسبة لبعضها البعض من زاوية معينة. تغيير سرعة دوران الوحدة والزاوية بين الثقوب ، كان لاميرت قادراً على فصل الجزيئات الفردية عن الحزمة ، التي لها سرعات مختلفة. ولكن كانت تجربة ستيرن هي التي بدأت البحث التجريبي في مجال النظرية الجزيئية الحركية.
في عام 1920 ، الأولإعداد تجريبي ، ضروري لإجراء تجارب من هذا النوع. كان يتألف من زوج من الاسطوانات ، صممه شخصيا من قبل ستيرن. ووضعت داخل الجهاز قضيبًا بلاتينيًا نحيفًا مع طلاء فضي ، والذي تبخر عندما تم تسخين المحور بالكهرباء. في ظروف الفراغ التي تم إنشاؤها داخل التركيب ، مرت حزمة ضيقة من ذرات الفضة من خلال فتحة طولية قطعت على سطح الاسطوانات واستقرت على شاشة خارجية خاصة. بالطبع ، كانت الوحدة تتحرك ، وخلال الفترة التي وصلت فيها الذرات إلى السطح ، تمكنت من التحول إلى بعض الزاوية. بهذه الطريقة تحدد ستيرن سرعة حركتها.
لكن هذا ليس الإنجاز العلمي الوحيد لأوتوشتيرن. وبعد عام ، مع Walter Gerlach ، أجري تجربة أكدت وجود دوران في الذرات وأثبتت حقيقة تكميمها المكاني. تتطلب تجربة ستيرن-جيرلاخ إنشاء إعداد تجريبي خاص مع مغناطيس دائم قوي في قاعدته. تحت تأثير المجال المغناطيسي المتولدة من هذا المكون القوي ، انحلت الجسيمات الأولية وفقا لتوجيه دوران مغناطيسي خاص بها.
