การทดลองของสเติร์น-เกอร์แลค

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
กลศาสตร์ควอนตัม
{\Delta x}\, {\Delta p} \ge \frac{\hbar}{2}
หลักความไม่แน่นอน
ความรู้เบื้องต้น

หลักการทางคณิตศาสตร์

นักวิทยาศาสตร์
พลังค์ · ไอน์สไตน์ · บอร์ · ซอมเมอร์เฟลด์ · โบส · เครเมอร์ส · ไฮเซนแบร์ก· บอร์น · จอร์แดน · เพาลี · ดิแรก · เดอ เบรย ·ชเรอดิงเงอร์ · ฟอน นิวมานน์ · วิกเนอร์ · ไฟน์แมน · Candlin · บอห์ม · เอฟเรตต์ · เบลล์ · เวน
จัดการ: แม่แบบ  พูดคุย  แก้ไข

การทดลองของสเติร์น-เกอร์แลค ตั้งชื่อตาม ออตโต สเติร์น และ วอลเทอร์ เกอร์แลค เป็นการทดลองในปี ค.ศ. 1922 ที่มีความสำคัญยิ่งในสาขากลศาสตร์ควอนตัม[1] โดยทดสอบดูทิศทางการหักเหของอนุภาคซึ่งใช้ในการวางหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม และเป็นตัวบ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนและอะตอมมีคุณสมบัติควอนตัมภายใน และการตรวจวัดในกลศาสตร์ควอนตัมมีผลกระทบต่อตัวระบบที่กำลังตรวจวัดนั้นเองด้วย

การทดลองของสเติร์น-เกอร์แลค ดำเนินการที่เมืองแฟรงค์เฟิร์ต ประเทศเยอรมนี โดย ออตโต สเติร์น และ วอลเทอร์ เกอร์แลค เวลานั้นสเติร์นเป็นผู้ช่วยวิจัยของ มักซ์ บอร์น ที่สถาบันฟิสิกส์ทฤษฎี มหาวิทยาลัยแฟรงค์เฟิร์ต ส่วนเกอร์แลคเป็นผู้ช่วยวิจัยที่สถาบันฟิสิกส์การทดลองที่มหาวิทยาลัยเดียวกัน

ในยุคที่ทำการทดลอง แบบจำลองดีที่สุดที่ใช้อธิบายอะตอมคือแบบจำลองของบอร์ ซึ่งบอกว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบๆ นิวเคลียสประจุบวกภายในขอบเขตออร์บิทัลของอะตอมที่แยกเป็นชั้นๆ ตามระดับพลังงาน โดยเหตุที่อิเล็กตรอนถูกควอนไตซ์ให้มีตำแหน่งที่แน่นอนในอวกาศ การแบ่งแยกเป็นระดับชั้นพลังงานที่แยกกันนี้จึงเรียกว่าเป็นการควอนไตซ์ในอวกาศ (space quantization) การทดลองของสเติร์น-เกอร์แลคต้องการทดสอบสมมุติฐานของบอร์-ซอมเมอร์เฟลด์ว่าทิศทางของโมเมนตัมเชิงมุมของอะตอมธาตุเงินนั้นควอนไตซ์จริงหรือไม่[2]

พึงสังเกตว่า การทดลองนี้เกิดขึ้นหลายปีก่อนที่ George Eugene Uhlenbeck กับ Samuel Abraham Goudsmit จะคิดค้นสมมุติฐานเกี่ยวกับสปินของอิเล็กตรอน อย่างไรก็ดีในเวลาต่อมาก็พบว่าผลการทดลองของสเติร์น-เกอร์แลคสามารถเข้ากันได้เป็นอย่างดีกับการทำนายกลศาสตร์ควอนตัมของอนุภาคสปิน -1/2 ควรมองว่าการทดลองนี้เป็นข้อสนับสนุนต่อทฤษฎีควอนตัมดั้งเดิมของบอร์-ซอมเมอร์เฟลด์[3]

ปี ค.ศ. 1927 ที.อี. ฟิปส์ และ เจ.บี.เทย์เลอร์ ทำการทดลองซ้ำอีกครั้งโดยอาศัยอะตอมไฮโดรเจนที่สถานะพื้น เพื่อขจัดข้อสงสัยใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการใช้อะตอมเงินในการทดสอบ[4]

อ้างอิง[แก้]

  1. Gerlach, W.; Stern, O. (1922). "Das magnetische Moment des Silberatoms". Zeitschrift für Physik 9: 353–355. Bibcode:1922ZPhy....9..353G. doi:10.1007/BF01326984. 
  2. Stern, O. (1921). "Ein Weg zur experimentellen Pruefung der Richtungsquantelung im Magnetfeld". Zeitschrift für Physik 7: 249–253. Bibcode:1921ZPhy....7..249S. doi:10.1007/BF01332793. 
  3. Weinert, F. (1995). "Wrong theory—right experiment: The significance of the Stern–Gerlach experiments". Studies in History and Philosophy of Modern Physics 26B: 75−86. doi:10.1016/1355-2198(95)00002-B. 
  4. Phipps, T.E.; Taylor, J.B. (1927). "The Magnetic Moment of the Hydrogen Atom". Physical Review 29 (2): 309–320. Bibcode:1927PhRv...29..309P. doi:10.1103/PhysRev.29.309. 

หนังสืออ่านเพิ่มเติม[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]