Jaribio la Stern ni uthibitisho wa majaribio ya nadharia ya Masi-kinetic

Katika nusu ya pili ya karne ya kumi na tisa, utafiti wa mwendo wa molekuli wa Brownian (chaotic) ulikuwa na manufaa kwa fizikia nyingi za wakati huo. Nadharia ya muundo wa Masi-kinetic wa suala, iliyoandaliwa na mwanasayansi wa Scottish James Maxwell , ingawa ilikuwa kutambuliwa ulimwenguni katika duru za kisayansi za Ulaya, zilikuwepo tu kwa fomu ya mawazo. Hakukuwa na uthibitisho wa kitendo wakati huo. Harakati ya molekuli haikuweza kupatikana kwa uchunguzi wa moja kwa moja, na kipimo cha kasi yao kilionekana tu tatizo la kisayansi lisilowezekana.

Ndiyo sababu majaribio ambayo yanaweza kuhakikisha ukweli wa muundo wa Masi wa suala na kuamua kasi ya harakati ya chembe zake zisizoonekana zilikuwa zimeonekana kuwa msingi. Umuhimu wa maamuzi ya majaribio ya sayansi ya kimwili ilikuwa dhahiri, kwani ulituwezesha kupata uthibitisho wa vitendo na ushahidi wa uhalali wa mojawapo ya nadharia zinazoendelea zaidi wakati huo-nadharia ya Masi-kinetic.

Mwanzoni mwa karne ya ishirini, sayansi ya dunia imefikia kiwango cha kutosha cha maendeleo kwa kuonekana kwa uwezekano halisi wa kuthibitisha majaribio ya nadharia ya Maxwell. Mwanasayansi wa Ujerumani Otto Stern mwaka wa 1920, akitumia njia ya mihimili ya molekuli, iliyoanzishwa na Kifaransa Louis Dunoyer mwaka 1911, aliweza kupima kasi ya molekuli ya gesi ya fedha. Jaribio la Mwisho halali kabisa kuthibitisha uhalali wa sheria ya usambazaji wa Maxwell. Matokeo ya jaribio hili alithibitisha usahihi wa kukadiria kasi ya wastani ya atomi, ambayo ilisababisha mawazo ya kufikiri yaliyofanywa na Maxwell. Kweli, majaribio ya Stern yameweza kutoa habari tu ya takriban kuhusu asili ya upungufu wa haraka. Sayansi ya kina zaidi inahitajika kusubiri miaka tisa.

Kwa usahihi zaidi, sheria ya usambazaji ilihakikishwa na Lammert mwaka wa 1929, ambayo ilibadilishwa jaribio la Stern kwa kupitisha boriti ya molekuli kwa njia ya jozi za disks zinazozunguka zikiwa na mashimo ya radial na jamaa zinazohamishwa kwa kila mmoja kwa pembe fulani. Kubadilisha kasi ya mzunguko wa kitengo na angle kati ya mashimo, Lammert aliweza kutenganisha molekuli ya kibinafsi kutoka kwenye boriti, ambayo ina viashiria tofauti vya kasi. Lakini ilikuwa ni jaribio la Stern ambayo ilianzisha utafiti wa majaribio katika uwanja wa nadharia ya molekuli-kinetic.

Mwaka wa 1920, kuanzishwa kwa majaribio ya kwanza iliundwa, ambayo ni muhimu kwa kufanya majaribio ya aina hii. Ilikuwa na jozi ya mitungi, iliyoundwa na kibinafsi na Stern. Ndani ya kifaa hicho kiliwekwa fimbo nyembamba ya platinamu na mipako ya fedha, ambayo iliondoka wakati mhimili ulipokanzwa na umeme. Chini ya hali ya utupu iliyotengenezwa ndani ya ufungaji, boriti nyembamba ya atomi za fedha ilipitia kupunguzwa kwa muda mrefu kwenye uso wa mitungi na kukaa kwenye skrini maalum ya nje. Bila shaka, kitengo hiki kilikuwa kinatembea, na wakati wa atomi ulifikia uso, iliweza kugeuka kwa pembe. Kwa njia hii Stern aliamua kasi ya harakati zao.

Lakini hii siyoo tu mafanikio ya kisayansi ya Otto Stern. Mwaka mmoja baadaye, pamoja na Walter Gerlach, alifanya jitihada iliyothibitisha kuwepo kwa spin katika atomi na kuthibitisha ukweli wa upimaji wa nafasi zao. Jaribio la Stern-Gerlach lilihitaji kuunda upangilio maalum wa majaribio na sumaku ya kudumu yenye nguvu katika msingi wake. Chini ya ushawishi wa shamba la magnetic linalotokana na sehemu hii yenye nguvu, chembe za msingi zilifunguliwa kulingana na mwelekeo wa magnetic spin yao.