El experimento Stern es la prueba experimental de la teoría cinético molecular

En la segunda mitad del siglo XIXEl estudio del movimiento browniano (caótico) de las moléculas fue de gran interés para muchos físicos teóricos de la época. La teoría de la estructura cinético-molecular de la materia, desarrollada por el científico escocés James Maxwell, aunque fue universalmente reconocida en los círculos científicos europeos, existía solo en una forma hipotética. No hubo confirmación práctica de eso entonces. El movimiento de las moléculas seguía siendo inaccesible a la observación directa, y la medición de su velocidad parecía simplemente un problema científico irresoluble.

Es por eso que los experimentos capaces dela práctica para probar el hecho mismo de la estructura molecular de la materia y determinar la velocidad de movimiento de sus partículas invisibles, inicialmente se percibió como fundamental. La importancia decisiva de tales experimentos para la ciencia física era obvia, ya que nos permitió obtener una justificación práctica y una prueba de la validez de una de las teorías más progresivas de la cinética molecular del tiempo.

A principios del siglo XX, la ciencia mundialalcanzó un nivel suficiente de desarrollo para la aparición de posibilidades reales para la verificación experimental de la teoría de Maxwell. El físico alemán Otto Stern en 1920, utilizando el método de rayos moleculares, que fue inventado por el francés Louis Dunoye en 1911, logró medir la velocidad de las moléculas de gas de la plata. El experimento Stern probó de forma irrefutable la validez de la ley de distribución de Maxwell. Los resultados de este experimento confirmaron la exactitud de la estimación de las velocidades promedio de los átomos, que resultó de los supuestos hipotéticos hechos por Maxwell. Sin embargo, el experimento de Stern solo pudo proporcionar información muy aproximada sobre la naturaleza de la gradación rápida. La ciencia de la información más detallada tuvo que esperar otros nueve años.

Con mayor precisión, la ley de distribución tuvo éxitocomprobar Lammert en 1929, mejorando algo el experimento Stern pasando un haz molecular a través de un par de discos giratorios que tienen orificios radiales y desplazados entre sí en un cierto ángulo. Cambiando la velocidad de rotación de la unidad y el ángulo entre los agujeros, Lammert fue capaz de separar las moléculas individuales del haz, que tienen diferentes velocidades. Pero fue el experimento Stern el que inició la investigación experimental en el campo de la teoría molecular cinética.

En 1920, el primeroConfiguración experimental, necesaria para llevar a cabo experimentos de este tipo. Consistió en un par de cilindros, diseñados personalmente por Stern. Dentro del dispositivo se colocó una varilla delgada de platino con una capa de plata, que se evaporó cuando el eje se calentó con electricidad. Las condiciones de vacío se han creado dentro de la unidad, un haz estrecho de átomos de plata celebrada vierten hendidura longitudinal cortada a través de la superficie del cilindro, y se instaló en una pantalla externa especial. Por supuesto, la máquina está en movimiento, y mientras los átomos llegan a la superficie tiempo para girar a través de un cierto ángulo. De esta forma, Stern determinó la velocidad de su movimiento.

Pero este no es el único logro científico de OttoStern. Un año después, junto con Walter Gerlach, condujo un experimento que confirmó la presencia de espín en los átomos y demostró el hecho de su cuantificación espacial. El experimento de Stern-Gerlach requirió la creación de una configuración experimental especial con un poderoso imán permanente en su base. Bajo la influencia del campo magnético generado por este poderoso componente, las partículas elementales se desviaron según la orientación de su propio giro magnético.