Cтраница 1
Гоудсмит и Уленбек постулировали наличие у электрона особого свойства, которое они назвали спином. Это свойство электрона не имеет аналогий в мире наблюдаемых макротел и не может быть описано достоверно и вместе с тем наглядно. Обычно его уподобляют способности волчка вращаться вокруг собственной оси. Слово спин ( spin) и значит по-английски вращаться. Спин электрона проявляется в том, что электрон ведет себя так, будто он обладает моментом импульса за счет вращения вокруг собственной оси - так называемым собственным вращательным моментом. [1]
Гоудсмит в 1925 г. пришли к выводу, что состояние электрона в атоме зависит также от его собственного момента количества движения, возникающего как бы из-за вращения электрона вокруг своей оси. Разумеется, представить себе наглядно, как частица-волна крутится волчком, невозможно. Вместе с тем электрон, обладая электрическим зарядом, проявляет и собственный магнитный момент. [2]
Прибор Гоудсмита может быть отнесен к особому типу трохоидального масс-спектрометра, в котором величина электрического поля Е равна нулю. Они получили траекторию, по которой ион совершает 15 оборотов по пути от источника к коллектору. [3]
Уленбек и Гоудсмит ( 1925) провели обширное исследование спектров атомов и нашли, что некоторые их особенности можно объяснить, только постулировав спин электрона. Они приняли, что электрон при движении вокруг ядра вращается вокруг собственной оси, причем возможны только два направления вращения. Поэтому спиновое квантовое число s может иметь только одно из двух возможных значений а или р в зависимости от направления вращения. Согласно волновой механике, необязательно, конечно, считать, что электрон в действительности испытывает физическое вращение, однако он ведет себя так, будто обладает дополнительной степенью свободы, которая может иметь только одно из двух возможных значений. [4]
Уленбек и Гоудсмит дали спину электрона наглядное модельное истолкование, заключающееся в том, что спин рассматривался как момент импульса, связанный с вращением электрона - заряженного шарика - вокруг своей оси. Однако можно показать, что такое представление о спине приводит к противоречию с теорией относительности. [5]
Уленбек и Гоудсмит дали спину электрона наглядное модельное истолкование, заключающееся в том, что спин рассматривался как момент импульса, связанный с вращением электрона - заряженного шарика - - вокруг своей оси. Однако можно показать, что такое представление о спине приводит к противоречию с теорией относительности. Оказывается, что для того чтобы вращающийся вокруг своей оси электрон-шарик приобрел магнитный момент, равный одному магнетону Бора, угловая скорость вращения должна быть такой, что линейная скорость на поверхности сферы должна в 300 раз превосходить скорость света в вакууме. [6]
Мы с Гоудсмитом почувствовали, что, быть может, лучше пока воздержаться от публикаций, но когда мы заговорили об этом с Эренфестом, он ответил: Я уже давно отправил ваше письмо в печать. Вы оба достаточно молоды, чтобы позволить себе сделать глупость. [7]
Для объяснения тонкой структуры Гоудсмит и Юленбек в 1925 г. высказали гипотезу, согласно которой электрон надо представлять себе в некотором смысле похожим на заряженный волчок, вращающийся вокруг собственной оси. Благодаря этому вращению электрон будет обладать собственным моментом количества движения ( спином) и магнитным моментом. Если предположить, что проекция спина может принимать только два значения, то тонкую структуру оптических линий можно объяснить как результат взаимодействия магнитного поля, создаваемого орбитальным движением электронов, с магнитным моментом, обусловленным наличием спина. Это взаимодействие несколько различно при разных направлениях спина, благодаря чему происходит расщепление терма на два близких подтерма. [8]
В 1925 г. англичане Гоудсмит и Уленбек обнаружили, что если атомный водород или атомные щелочные металлы поместить в сильное магнитное поле, то каждая линия в атомном спектре этих элементов расщепляется на две. [9]
Изучая тонкие эффекты в атомных спектрах щелочных металлов, Уленбек и Гоудсмит в 1925 г. пришли к выводу, что состояние электрона в атоме зависит также от его собственного момента количества движения, возникающего как бы из-за вращения электрона вокруг своей оси. Разумеется, представить себе наглядно, как частица-волна крутится волчком, невозможно. Вместе с тем электрон, обладая электрическим зарядом, проявляет и собственный магнитный момент. [10]
Чтобы полуэмпирически сопоставить первый ряд атомов с двухэлектронными состояниями, Вечер и Гоудсмит [98] использовали теорию возмущений, взяв в качестве Фо орбитали голых ядер. Хорак ( в печати) использует улучшенную форму процедуры такого типа. Однако он точно подсчитывает эффекты орбитальной поляризации ( одиночные виртуальные возбуждения), рассматривая эмпирически лишь двойные возбуждения. [11]
Совершенно независимо та же идея пришла двум молодым голландским физикам, Джорджу Уленбеку и Самуэлю Гоудсмиту, которые работали в Лейдене у профессора Пауля Эренфеста. [12]
В 1922 г. Бор [ В75 ] высказал предположение, что за ураном должна следовать группа элементов торидов, в которых последовательно заполняются; 5 / - электронные орбиты, аналогично тому, как группа переходных редкоземельных элементов образуется в результате резкого уменьшения относительной энергии, различных 4 / - орбит. В 1933 г. By и Гоудсмит [ W39 ] провели квантовомеха-нические расчеты, результаты которых указывают, что элемент 93 в основном, состоянии должен содержать по меньшей мере один 5 / - электрон. [13]
Подобный пример не является исключением. Так, физик Сэм Гаудсмит в конце войны был направлен правительством Соединенных Штатов Америки в Германию со специальной секретной миссией - изучить, какая научная работа проводилась там во время войны, и арестовать ее исполнителей. Гоудсмит не рассматривал всех немецких ученых и каждого из них в отдельности как своих личных врагов, хотя родители самого Гаудсмита, жившие в Дании, были среди тех, кто исчез в фашистских концлагерях. [14]
При более сильном спектральном разложении Д - линия оказывается двойной. Она образует так называемый дублет. Объяснение этому дали в 1925 г. Уленбек ( Uhlenbeck) и Гоудсмит ( Goudsmit) на основании предположения, что электрон ведет себя так, как будто он при своем движении вокруг атомного ядра одновременно вращается вокруг собственной оси. Это вращение может происходить в сторону орбитального движения или в обратную сторону. [15]