SPIN. ELEMENTAR ZARRACHALAR SPINI VA UNING MAGNIT
MOMENTI
O.Shtern va V.Gerlaxlar tajribada tashqi magnit maydoni ta'sirida atom
magnit momentlari fazoda ixtiyoriy yo'nalishlarda emas, balki ruxsat etilgan, tayinli
yo'nalishlardagina joylashishini isbotladilar. Ular atomlar dastasi nihoyat darajada
bir jinsli bo'lmagan magnit maydonidan o'tganda
magnit momentining fazodagi
yo'nalishiga qarab ekranning turli joylariga tushishlarini kuzatdilar. Ularning tajriba
sxemasi 8.1-rasmda ko'rsatilgan. Kuchli bir jinsli bo'lmagan magnit maydoni
elektromagnit o'zagining qutblariga maxsus shakl berish bilan hosil qilinadi.
Qizdirilgan kameradan bug’lanib
chiqqan atomlar T to'siqdagi tirqishdan
chiqqach, ingichka dasta shakliga keladi.
So'ngra bu atomlar
dastasi elektromagnit
o'zagi qutblari orasidagi bir jinsli bo'lmagan
magnit maydonidan o'tib, E ekranga boradi.
Qurilma havosi so'rib olingan maxsus
kameraga joylashtirilgan bo'ladi.
Klassik fizika nuqtai nazaridan qaraganda atomlar dastasi ekranni bir joyiga
tushishi kerak, chunki atomlarning magnit momentlari har qanday qiymatni olishi
mumkin.
Kvant nazariyasiga ko'ra atomlar dastasi umuman bo'laklarga ajramasligi yoki
kamida uchta bo'lakka ajralishi kerak. Vodorod atomi dastasi esa magnit momenti
nol bo'lgani uchun umuman bo'laklarga ajramasligi kerak edi. Lekin vodorod
atomlari dastasi bir jinsli bo'lmagan magnit maydonidan o'tishda
ikkiga ajralib,
ekranning a va b nuqtalarida qayd qilindi. Bir valentli Na, K, Ag va boshqa atomlar
dastasini ham vodorodga o'xshab ikki bo'lakka ajralishi kuzatildi. Umuman Shtern
va Gerlax tajribasi atom magnit momentlarini fazoviy kvantlanishini isbotladi. Agar
bir jinsli bo'lmagan magnit maydondan R - holatdagi (
= 1) atomlar dastasi
o'tkazilsa, ular uch bo'lakka ( 2
+ 1 = 3) bo'linishi qayd qilindi. Buning sababi
keyinchalik ma'lum bo'ldi.
Bu vaqtda giromagnit nisbatni aniqlash bo'yicha A.Eynshteyn va de Gaazlar
o'tkazgan tajriba natijasini tushuntirish ham muammo bo'lib
turgan edi, chunki
tajribadan giromagnit nisbat uchun nazariya ko'rsatganidan ikki marta katta qiymat
olingan edi.
Bu nisbatni tajribada aniqlash uchun A.Eynshteyn va de Gaazlar po'lat
sterjenni o'ramli g’altak ichiga kiritib, ikki uchini ip bilan mahkamlashgan (8.2-
rasm).
G’altakdan
tok
o'tkazilganda
sterjen
magnitlanishi natijasida elektronlarning orbital magnit
momentlari tashqi magnit maydoni yo'nalishida tartibli
joylashadi. Natijali mexanik
moment noldan farqli
bo'lib qoladi. Ma'lumki, sistemaning natijali mexanik
momenti nol bo'lishi kerak. Shuning uchun sterjen
magnitlanish vaqtida teskari yo'nalishda moment olib
buriladi. Magnit maydoni yo'nalishi o'zgarsa, sterjen ham teskari tomonga buriladi.
Sterjen osilgan ipni burilishi juda kichik bo'lgani uchun unga mahkamlangan
kichkina ko'zgudan qaytgan yorug’lik
nurini burilishiga qarab, sterjen burilganini
sezish mumkin.
A.Eynishteyn va de Gaaz tajribalarini 1920 yilda rus fiziklari A.F.Ioffe va
P.L.Kapitsa boshqacha ko'rinishda takrorladilar. Ular ipga osilgan nikel sterjenni
Kyuri nuqtasidan (360
0
C) katta temperaturagacha isitilganda magnitsizlanish
vaqtida uning burilishini anikladilar. A.Eynishteyn va de Gaaz tajribasida po'lat
strejen magnitlanish
natijasida burilsa, A.F.Ioffe va P.L. Kapitsa tajribasida nikel
strejen magnitsizlanishi vaqtida elektronlarning impuls momentlarining vaziyati
o'zgarishi tufayli buriladi. Impuls momentining saqlanish qonuniga ko'ra sistema
impuls momenti o'zgarmasdan qolishi kerak. Shuning uchun elektronlarning impuls
momentining o'zgarishini to'ldirish
uchun sistema, ya'ni nikel sterjen vertikal o'q
atrofida buriladi. (8.3-rasm). Nikel sterjen osilgan ipga mahkamlangan ko'zgudan
qaytgan nurning burilish burchagini o'lchab va ipning elasiklik koeffitsiyentini
aniqlab, sterjen olgan mexanik momentni hisoblab topish mumkin. Sterjenni tashkil
qilgan atomlarining yig’indi magnit momentlarini ham o'lchash mumkin. Lekin
giromagnit nisbat bitta elektron uchun hisoblanadi.
A.F.Ioffe va P.L.Kapitsa tajribasida ham A.Eynshteyn va de -Gaaz
tajribasidek natija olindi, ya'ni giromagnetik nisbat nazariy natijadan ikki marta katta
bo'lib chiqdi.
Bulardan tashqari ko'plab murakkab atomlarning spektrini tushuntirishda ham
qiyinchilikka duch kelindi.
Atomlarning
spektral
chiziqlarini
sinchiklab tekshirish
natijasida ayrim chiziqlar
yonma-yon joylashgan ikkita chiziqdan iborat
ekanligi ayon bo'ldi. Bunga misol qilib natriyning
sariq chizig’ini olish mumkin. Oddiy spektral
asbobda ham bu sariq
chiziq bir-biriga yaqin
joylashgan, to’lqin uzunliklari
1
=5896
0
