Опыт Штерна – Герлаха. Опыт Штерна — Герлаха: пучок атомов серебра, проходящий через неоднородное магнитное поле отклоняется вверх или вниз в зависимости от спина атомов [1].

Опыт Штерна — Герлаха продемонстрировал, что пространственная ориентация углового момента квантована. Таким образом, было показано, что система атомного масштаба обладает квантовыми свойствами. В первоначальном опыте атомы серебра пропускались через неоднородное магнитное поле, которое отклоняло их до того, как они попадали на экран детектора, например на предметное стекло. Частицы с ненулевым магнитным моментом отклоняются от прямой траектории из-за градиента магнитного поля. Экран показывает дискретные точки на экране, а не непрерывное распределениеблагодаря их квантованному спину. Исторически этот опыт сыграл решающую роль в убеждении физиков в реальности квантования углового момента во всех системах атомного масштаба.

После его замысла Отто Штерном в 1921 году опыт был впервые успешно проведён Вальтером Герлахом в начале 1922 года.

Опыт Штерна – Герлаха — опыт, проведённый с пучком атомов серебра, отклоняющихся в неоднородном магнитном поле, который продемонстрировал существование внутренней дискретной степени свободы электронов (спина).

Результаты наблюдений показали, что частицы обладают собственным угловым моментом, который очень похож на угловой момент классически вращающегося объекта, но принимает только определённые квантованные значения. Другой важный результат заключается в том, что одновременно можно измерить только одну составляющую спина частицы, а это означает, что измерение спина по оси z уничтожает информацию о спине частицы по осям x и y.

Опыт обычно проводится с использованием электрически нейтральных частиц, таких как атомы серебра. Это позволяет избежать большого отклонения путей для заряженных частиц, движущихся в магнитном поле, и позволяет измерять преобладающие зависящие от спина эффекты.

Если рассматривать частицу как классический вращающийся магнитный диполь, она будет прецессировать в магнитном поле из-за крутящего момента, возникающего благодаря действию магнитного поля на диполь. Если она движется через однородное магнитное поле, силы, действующие на противоположные концы диполя, уравновешивают друг друга, и траектория частицы не изменяется. Однако, если магнитное поле неоднородно, то сила на одном конце диполя будет немного больше, чем противодействующая ей сила на другом конце, так что возникает результирующая сила, которая искривляет траекторию частицы. Если бы частицы были классическими вращающимися объектами, можно было бы ожидать, что распределение их векторов углового момента вращения будет случайным и непрерывным. Каждая частица будет отклоняться на величину, пропорциональную скалярному произведению её магнитного момента на градиент внешнего поля, создавая некоторое распределение плотности на экране детектора. Вместо этого частицы, проходящие через установку Штерна - Герлаха, отклоняются вверх или вниз на определённую величину. Этот результат объясняется измерением квантовой наблюдаемой, теперь известной как спиновый угловой момент, значение которого демонстрируют возможные результаты измерения для наблюдаемой с дискретным набором значений или точечным спектром.

Хотя намного раньше наблюдались некоторые дискретные квантовые явления, такие как атомные спектры, опыт Штерна — Герлаха позволил учёным впервые в истории науки непосредственно наблюдать разделение между дискретными квантовыми состояниями.

Теоретически квантовый угловой момент любого вида имеет дискретный спектр, который иногда кратко выражается, как «угловой момент квантуется».

Эксперимент Штерна — Герлаха должен был проверить гипотезу Бора — Зоммерфельда о том, что направление углового момента атома серебра квантуется.

В 1927 году Т. Э. Фиппс и Дж. Б. Тейлор воспроизвели эффект, используя атомы водорода в их основном состоянии, тем самым исключив любые сомнения, которые могли быть вызваны использованием атомов серебра. Однако в 1926 году нерелятивистское уравнение Шрёдингера неверно предсказало, что магнитный момент водорода равен нулю в его основном состоянии. Чтобы решить эту проблему, Вольфганг Паули ввёл «вручную» три матрицы Паули, которые теперь носят его имя, но которые, как позже показал Поль Дирак в 1928 году, являются неотъемлемой частью его релятивистского уравнения.

Сначала эксперимент был проведён с электромагнитом, который позволял постепенно увеличивать неоднородное магнитное поле от нулевого значения. Когда поле было нулевым, атомы серебра осаждались одной полосой на предметном стекле. Когда поле было усилено, середина полосы начала расширяться и, в конце концов, разделилась на две части, так что изображение на предметном стекле выглядело как отпечаток губ с отверстием посередине. В середине, где магнитное поле было достаточно сильным, чтобы разделить луч на две части, статистически половина атомов серебра была отклонена неоднородностью поля.

Опыт Штерна — Герлаха сильно повлиял на дальнейшее развитие современной физики.

Прямое наблюдение за спином является самым непосредственным свидетельством квантования в квантовой механике.

Спин электрона. Опыт Штерна и Герлаха. В 1922 г. немецкие физики О. Штерн и В. Герлах поставили опыты, целью которых было измерение магнитных моментов атомов различных химических элементов [2]. Для химических элементов, образующих первую группу таблицы Менделеева и имеющих один валентный электрон, магнитный момент атома равен магнитному моменту валентного электрона, т.е. одного электрона.

Идея опыта заключалась в измерении силы, действующей на атом в сильно неоднородном магнитном поле. Неоднородность магнитного поля должна быть такова, чтобы она сказывалась на расстояниях порядка размера атома. Только при этом можно было получить силу, действующую на каждый атом в отдельности.

Схема опыта: в колбе с вакуумом 10^-5 мм рт. ст. нагревали серебряный шарик до температуры испарения. Атомы серебра летели с тепловой скоростью около 100 м/с через щелевые диафрагмы и, проходя резко неоднородное магнитное поле, попадали на фотопластинку.

Если бы момент импульса атома мог принимать произвольные ориентации в пространстве (т.е. в магнитном поле), то можно было ожидать непрерывного распределения попаданий атомов серебра на фотопластинку с большой плотностью попаданий в середине. Но опыт принес совершенно неожиданные результаты: на фотопластинке получились две резкие полосы — все атомы отклонялись в магнитном поле двояким образом, соответствующим лишь двум возможным ориентациям магнитного момента. Это доказывает квантовый характер магнитных моментов электронов.

Опыты Штерна и Герлаха не только подтвердили пространственное квантование моментов импульсов в магнитном поле, но и дали экспериментальное подтверждение тому, что магнитные моменты электронов тоже состоят из некоторого числа «элементарных моментов», т.е. имеют дискретную природу.

Кроме того, было обнаружено новое явление. Возник вопрос: пространственное квантование какого момента импульса обнаружилось в этих опытах и проекция какого магнитного момента равна магнетону Бора?

В 1925 г. студенты Геттингенского университета Гаудсмит и Улен- бек предположили существование собственного механического момента импульса электрона (спина) и, соответственно, собственного магнитного момента электрона.

Введение понятия «спин» сразу объяснило ряд затруднений, имевшихся к тому времени в квантовой механике. В современном представлении спин, как заряд и масса, есть свойство электрона.

Атомы обладают магнитными спинами, которые квантуются. Многие субатомные частицы обладают собственным угловым моментом, который назвали спин [3]. Обладающая электрическим зарядом и спином элементарная частица (например, электрон или протон) может, в таком случае, быть представлена в виде микроскопического циркулярного тока, который, в свою очередь, производит магнитный момент, связанный со спином, и заряженная частица ведет себя еще и как микроскопический магнит. Итак, и атомы, и элементарные частицы должны производить магнитные поля: первые — в силу циркуляции электронов на орбитах; вторые — в силу присущего им спина.

Разумно предположить, что северный и южный полюса этих атомных и субатомных магнитов могут быть ориентированы произвольным образом. Постулаты квантовой механики, однако, такого произвола не допускают. Подобно всем иным свойствам частиц в мире квантовой физики, направление магнитного спина квантуется: во внешнем электромагнитном поле он может принимать только направления, относящиеся к фиксированному набору. Отто Штерн и Вальтер Герлах в 1921 году как раз и провели опыт, позволивший экспериментально подтвердить как наличие у атомов спина, так и факт его пространственного квантования.

В основе их экспериментальной установки лежал мощный постоянный магнит, между близко расположенными полюсами которого образовывалось сильно неоднородное магнитное поле. Под воздействием такого поля частица, обладающая собственным магнитным моментом, обязана отклоняться в направлении, зависящем от ориентации ее магнитного спина.

Если бы атом управлялся законами классической механики Ньютона (то есть, квантования спинов не наблюдалось бы), полюса микроскопических магнитов были бы ориентированы хаотичным образом, и они отклонялись бы во всевозможных направлениях. Где бы позади магнита мы ни разместили датчики, какие-то атомы обязательно отклонялись бы в этом направлении и попадали на них. Если же верна квантово-механическая гипотеза, и спины атомов и частиц квантуются, они будут отклоняться лишь в «разрешенных» направлениях и на разрешенные углы.

В исходном эксперименте исследовались свойства именно атомов, и атомы некоторых веществ, как выяснилось, вообще отклоняются лишь в двух направлениях (условно говоря, «вверх» или «вниз» в зависимости от ориентации их магнитного спина «на север» или «на юг»). Позже уже одному Штерну удалось получить аналогичные результаты и для пучков протонов и электронов. Тем самым, этот опыт стал одним из главных подтверждений правильности постулатов квантовой механики.

Опыт Штерна и Герлаха. Гипотеза о спине электрона. Оптические эксперименты дают вполне достаточные доказательства квантования энергии атомов [4]. Другой вид квантования - пространственное квантование, утверждающее дискретность проекции магнитного момента атома на направление внешнего магнитного поля, демонстрируется экспериментом с атомными пучками, выполненным О.Штерном и В.Герлахом в 1922 г.

Для атомов остается в силе основной вывод квантовой теории: проекция магнитного момента атома на направление внешнего магнитного поля может иметь только дискретные квантовые значения.

В опыте Штерна и Герлаха пространственное квантование для атомных систем демонстрируется следующим образом. Путем испарения в вакуумной печи атомов серебра или другого металла с помощью тонких щелей формируется узкий атомный пучок. Этот пучок пропускается через неоднородное магнитное поле с существенным градиентом магнитной индукции. Индукция магнитного поля в опыте велика.

Для создания такого магнитного поля используется магнит с ножевидным полюсным наконечником, вблизи которого на достаточно малом расстоянии пропускается атомный пучок.

На пролетающие в зазоре магнита атомы вдоль направления магнитного поля действует сила, обусловленная градиентом индукции неоднородного магнитного поля и зависящая от величины проекции магнитного момента атома на направление поля. Эта сила отклоняет движущийся атом в направлении оси, причем за время пролета магнита движущийся атом отклоняется тем больше, чем больше величина силы. При этом одни атомы отклоняются вверх, а другие вниз.

С позиций классической физики, магнитный момент атомов вследствие их хаотичного теплового движения, при влете в магнитное поле может иметь любое направление в пространстве. Это соответствует непрерывному распределению значений силы для различных атомов и, соответственно, любым различным отклонениям атомов. В результате, пролетевшие через магнит атомы серебра должны были образовать сплошную широкую зеркальную полосу на стеклянной пластинке.

Если же, как предсказывает квантовая теория, имеет место пространственное квантование, и проекция магнитного момента атома принимает только определенные дискретные значения, то под действием силы атомный пучок должен расщепиться на дискретное число пучков, которые, оседая на стеклянной пластинке, дают серию узких дискретных зеркальных полосок из напыленных атомов. Именно этот результат наблюдался в эксперименте.

Таким образом, опыт Штерна и Герлаха доказал правильность выводов квантовой теории о наличии пространственного квантования магнитных моментов атомов.

Спин электрона. Из квантовой теории следует, что вследствие симметрии электронного "облака" механический и магнитный моменты атома, находящегося в основном, невозбужденном состоянии, равны нулю. Следовательно, если в опыте Штерна - Герлаха обеспечить условия, при которых в атомном пучке будут двигаться невозбужденные атомы, то такой атомный пучок не должен расщепляться магнитным полем. Поэтому на стеклянной пластинке мы увидели бы в центре одну узкую зеркальную полоску.

Однако, эксперимент не подтвердил такой вывод квантовой теории. Пучок невозбужденных атомов серебра расщепился на два пучка, которые напылили на стеклянной пластинке две узкие зеркальные полоски, сдвинутые симметрично вверх и вниз. Измерение этих сдвигов позволило определить магнитный момент невозбужденного атома серебра.

Все эти трудности квантовой теории были преодолены, когда в 1925 г. С.Гаудсмит и Дж.Уленбек выдвинули смелую теорию о том, что сам электрон является носителем "собственных" механического и магнитного моментов, не связанных с движением электрона в пространстве.

Термин "спин" сохранился и является общепринятым в современной квантовой физике. Спин электрона не имеет классического аналога. Он характеризует внутреннее свойство квантовой частицы, связанное с наличием у нее дополнительной степени свободы. Какова же физическая природа наличия у электрона спина? Ответа на этот вопрос нет не только к классической физике, но и рамках нерелятивистской квантовой механики, в основе которой лежит уравнение Шредингера. В такой теории спин вносится в виде дополнительной гипотезы, не вытекающей из основных положений теории, но необходимой для согласования эксперимента и теории.

Опыты Штерна и Герлаха. В 1921 г. Штерн начал опыты по пропусканию молекулярного пучка через неоднородное магнитное поле [5]. Опыты эти затем продолжались им совместно с Вальтером Герлахом.

Схема опыта Штерна-Герлаха была такова: небольшая печь выпускала через отверстие серебряный пар. Диафрагмами выделялся пучок атомов серебра, который проходил через неоднородное магнитное поле и осаждался на приемной пластинке. Оказалось, что в поле пучок расщеплялся на два, отклоняющихся в противоположных направлениях. Это расщепление будет тем более резким, чем больше неоднородность поля. Это расщепление становится понятным, если принять, что для одной части пучка магнитные моменты атомов совпадают с направлением поля, для другой части ему противоположны. Результат опытов Штерна-Герлаха противоречит классической теории, согласно которой атомы в магнитном поле совершают прецессирующее движение Лармора. При таком движении угол, образованный направлением магнитного момента и поля, не меняется. Пучок таких прецессирующих атомов в неоднородном магнитном поле будет не расщепляться, а расширяться. Таким образом, опыт Штерна и Герлаха, продемонстрировавший квантование направлений и давший количественное значение магнетона Бора, решил однозначно вопрос в пользу квантовой теории атомного магнетизма.

Факт расщепления атомного пучка на два энергетически различных между собой состояния (антипараллельное состояние энергетически менее выгодно, чем параллельное) труднообъясним, если учесть, что всякое возмущение, например тепловое соударение, неизбежно должно разрушать антипараллельное состояние. Но такого разрушения не обнаружено. "Отсюда следует заключить,- писал Герлах,- что неизвестный (впрочем, также пока непонятный) механизм ориентации работает так быстро, что тепловые соударения в компактном веществе не оказывают никакого влияния на среднюю по времени ориентацию атомов, ионов или молекул".

Штерна-Герлаха опыт. Раби опыт. Опыт проводился в вакууме. [6] Пучок атомов серебра проходил в сильно неоднородном магнитном поле.

Атомы серебра испаряются в печи и, пролетая в вакууме через отверстия нескольких диафрагм, попадают в поле магнита, один полюс которого плоский, другой заострен. Утверждается, что такая геометрия полюсов создает сильно неоднородный магнитный поток. Однако, зачем такое поле потребовалось, совершенно не объясняется.

На атом водорода с магнитным моментом и движущимся в сильно неоднородном магнитном поле вдоль линии, соединяющей полюса магнита действует сила, отклоняющая его от первоначального направления движения. Обнаружено расщепление пучка на две компоненты симметричные относительно первичного направления пучка.

Опыты Штерна и Герлаха действительно обнаружили расщепление атомного пучка и, тем самым, подтвердили квантование момента. Они же показали, что атомы иногда проявляют свойства, необъяснимые в модели орбитального момента. В экспериментах с водородом, щелочными металлами, серебром, золотом отсутствовала несмещённая компонента, и число пучков оказывалось равным двум, то есть, чётным. У всех перечисленных элементов собственный орбитальный момент равен нулю, поэтому следовало ожидать только одной — несмещённой компоненты.

Спин – новая характеристика частицы, наряду с массой и зарядом. Он является более фундаментальной величиной, чем орбитальный момент, который может принять разные значения, в зависимости от условий эксперимента. Спин любой частицы всегда сохраняет своё значение, меняться может лишь его проекция на выбранное направление.

В отличие от орбитального момента, спин любой системы частиц ограничен. Поэтому при переходе в классическую область он стремится к нулю вместе с постоянной Планка. Таким образом, спин является чисто квантовым понятием, не имеющим аналога в классической механике.

Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Немецкие физики О.Штерн и В.Герлах в 1922году поставили опыт, суть котрого в следующем: через сильно неоднородное вдоль оси магнитное поле на экран или фотопластинку направляли от источника узкий поток атомов [7]. Атомы (Li, Аg, Н) находились заведомо в невозбужденном состоянии, то есть результирующие орбитальные моменты их электронов были равны нулю, поэтому магнитное поле не должно казалось бы влиять на движение таких атомов. Однако, атомный пучок расщеплялся на две компоненты, расположенные симметрично относительно первоначального направления. Этот результат необъясним с точки зрения классической физики. Получалось, что атомы обладают каким-то еще магнитным моментом (не орбитальным), за счет которого они ориентируются в магнитном поле: либо втягиваются в область более сильного поля, либо выталкиваются в область более слабого.

По современным данным электрон является истинно элементарной частицей, то есть, в нем нет составных частей. С классической точки зрения у такого точечного объекта не может быть внутренних состояний. Тем не менее, опыт Штерна и Герлаха невозможно объяснить, если считать, что электрон может находиться лишь в состоянии поступательного движения.

Первым, кто это понял, был В.Паули. В 1924г. он показал, что для объяснения различных свойств атомов, необходимо предположить, что электрон обладает двумя внутренними состояниями, физические характеристики которых не имеют классического аналога.

В 1925г. Дж.Улленбек и С.Гаудсмит высказали смелую гипотезу, согласно которой каждый электрон обладает собственным неуничтожимым механическим моментом, имеющим чисто квантовую природу. Они назвали этот момент спином и предположили, что два внутренних состояния электрона – это спиновые состояния, характеризующиеся проекциями спина. Спин является релятивистской характеристикой и, поэтому, не входит в уравнение Шредингера.

Поскольку электрон – это заряженная частица, то со спином неразрывно связан собственный магнитный момент, проекция которого на направление магнитного поля, как следует из опыта Штерна и Герлаха, может принимать лишь два значения.

Наглядно это можно представить так, как будто с электроном связана некая “магнитная стрелка”. В отсутствие магнитного поля ее способность к ориентации ни в чем себя не проявляет. Однако при наличии магнитного поля каждый электрон может ориентироваться лишь двумя способами: либо против поля, либо по полю, что и позволяет говорить о двух спиновых состояниях электрона

Точная теория спина для электрона следует из уравнения Дирака, которое является релятивистским обобщением уравнения Шредингера (то есть удовлетворяет требованиям теории относительности

Итак, опытные данные привели к необходимости характеризовать каждый электрон добавочной внутренней степенью свободы – магнитным спиновым квантовым числом m_S. Поэтому для полного описания состояния электрона в атоме наряду с квантовыми числами n, l, m_l нужно задавать число m_S.

1.1. Выводы.

1. Пучок атомов серебра, проходящий через неоднородное магнитное поле отклоняется вверх или вниз в зависимости от спина атомов.

2. Показано, что система атомного масштаба обладает квантовыми свойствами.

3. Частицы с ненулевым магнитным моментом отклоняются от прямой траектории из-за градиента магнитного поля.

4. Исторически этот опыт сыграл решающую роль в убеждении физиков в реальности квантования углового момента во всех системах атомного масштаба.

5. Опыт Штерна — Герлаха позволил учёным впервые в истории науки непосредственно наблюдать разделение между дискретными квантовыми состояниями.

6. Опыт Штерна — Герлаха сильно повлиял на дальнейшее развитие современной физики.

7. Прямое наблюдение за спином является самым непосредственным свидетельством квантования в квантовой механике.

8. Неоднородность магнитного поля должна быть такова, чтобы она сказывалась на расстояниях порядка размера атома. Только при этом можно было получить силу, действующую на каждый атом в отдельности.

9. Опыт принес совершенно неожиданные результаты: на фотопластинке получились две резкие полосы — все атомы отклонялись в магнитном поле двояким образом, соответствующим лишь двум возможным ориентациям магнитного момента. Это доказывает квантовый характер магнитных моментов электронов.

10. При проведении эксперимента с электромагнитом при усилении поля, середина полосы начала расширяться и разделилась на две части, так что изображение на предметном стекле выглядело как отпечаток губ с отверстием посередине.

11. Опыты Штерна и Герлаха не только подтвердили пространственное квантование моментов импульсов в магнитном поле, но и дали экспериментальное подтверждение тому, что магнитные моменты электронов тоже состоят из некоторого числа «элементарных моментов», т.е. имеют дискретную природу.

12. В современном представлении спин, как заряд и масса, есть свойство электрона.

13. Обладающая электрическим зарядом и спином, элементарная частица может быть представлена в виде микроскопического циркулярного тока, который, в свою очередь, производит магнитный момент, связанный со спином, и заряженная частица ведет себя еще и как микроскопический магнит.

14. Итак, и атомы, и элементарные частицы должны производить магнитные поля: первые — в силу циркуляции электронов на орбитах; вторые — в силу присущего им спина.

15. В основе их экспериментальной установки лежал мощный постоянный магнит, между близко расположенными полюсами которого образовывалось сильно неоднородное магнитное поле. Под воздействием такого поля частица, обладающая собственным магнитным моментом, обязана отклоняться в направлении, зависящем от ориентации ее магнитного спина.

16. В исходном эксперименте исследовались свойства именно атомов, позже, уже одному Штерну, удалось получить аналогичные результаты и для пучков протонов и электронов. Тем самым, этот опыт стал одним из главных подтверждений правильности постулатов квантовой механики.

17. Для атомов остается в силе основной вывод квантовой теории: проекция магнитного момента атома на направление внешнего магнитного поля может иметь только дискретные квантовые значения.

18. Если имеет место пространственное квантование, то под действием силы атомный пучок должен расщепиться на дискретное число пучков, которые, оседая на стеклянной пластинке, дают серию узких дискретных зеркальных полосок из напыленных атомов. Именно этот результат наблюдался в эксперименте.

19. Опыт Штерна и Герлаха доказал правильность выводов квантовой теории о наличии пространственного квантования магнитных моментов атомов.

20. Термин "спин" сохранился и является общепринятым в современной квантовой физике. Спин электрона не имеет классического аналога. Он характеризует внутреннее свойство квантовой частицы, связанное с наличием у нее дополнительной степени свободы.

21. Какова же физическая природа наличия у электрона спина? Ответа на этот вопрос нет не только к классической физике, но и рамках нерелятивистской квантовой механики, в основе которой лежит уравнение Шредингера. В такой теории спин вносится в виде дополнительной гипотезы, не вытекающей из основных положений теории, но необходимой для согласования эксперимента и теории

22. Факт расщепления атомного пучка на два энергетически различных между собой состояния труднообъясним, если учесть, что всякое возмущение, например тепловое соударение, неизбежно должно разрушать антипараллельное состояние.

23. Утверждается, что геометрия магнита, один полюс которого плоский, другой заострен, создает сильно неоднородный магнитный поток. Однако, зачем такое поле потребовалось, совершенно не объясняется.

24. Спин любой частицы всегда сохраняет своё значение, меняться может лишь его проекция на выбранное направление. Таким образом, спин является чисто квантовым понятием, не имеющим аналога в классической механике.

25. Можно представить так, как будто с электроном связана некая “магнитная стрелка”. В отсутствие магнитного поля ее способность к ориентации ни в чем себя не проявляет. Однако при наличии магнитного поля каждый электрон может ориентироваться лишь двумя способами: либо против поля, либо по полю, что и позволяет говорить о двух спиновых состояниях электрона.

26. Итак, опытные данные привели к необходимости характеризовать каждый электрон добавочной внутренней степенью свободы – магнитным спиновым квантовым числом m_S. Поэтому для полного описания состояния электрона в атоме наряду с квантовыми числами n, l, m_l нужно задавать число m_S.

A2. Фальсификация открытия спина электрона.

Опыт Штерна-Герлаха. В 1921 году двое немецких учёных, Штерн и Герлах, провели серию опытов с пропусканием узкого пучка атомов серебра через сильно неоднородное магнитное поле [8]. При выключенном магните на пластинке за магнитом появлялась одна зеркальния полоска осевшего серебра. При включённом – две симметрично расположенных относительно центральной оси.

Объяснение опыту пришло в 1925 году, когда двое голландских физиков Гаудсмит и Юленбек опубликовали статью о неком предположительном вращении электрона вокруг собственной оси (спин) и создаваемом этим вращением собственным магнитным моментом электрона, позднее получившем название Магнетон Бора, хотя сам Бор вначале эту идею полностью отверг.

Во всех учебниках по квантовой механике в главе, посвящённой спину, немедленно появляется категорическая оговорка, что никакого в обычном смысле вращения электрона вокруг своей оси нет и не может быть потому что не может быть никогда. Причём, опираясь на ссылку в чисто "классических" представлениях об электроне как неком упругом заряженном вращающемся шарике. Если это явление "сугубо квантовое", то и объясняйте его с позиций сугубо квантовых.

ОБЪЯСНЕНИЯ НЕ ТОЛЬКО НЕ ДАЁТСЯ, но и даже вроде как запрещается. Мол, есть нечто и его же нет вовсе! Нечто, объяснению принципиально НЕ ПОДДАЮЩЕЕСЯ.

И так вся квантовая теория!

Но при чём здесь опыт Штерна-Герлаха. А вот при чём: атомы серебра собственного магнитного момента в так называемом "основном состоянии", невозбуждённом никакими внешними причинами, НЕ ИМЕЮТ. Единственное , что имеет магнитный момент, это электроны, спиново вращающиеся, которого, (вращения) на самом деле вовсе и нет!

Эти магнитные моменты электронов превращают атомы серебра в микромагнитики. Попав в сильно неоднородное магнитное поле эти магнитики (ранее хаотически направленные) не только поворачиваются этим полем, но и сдвигаются в одну или другую сторону в зависимости от направления поля магнитиков. Поэтому пучок расщепляется на два узких пучка (из-за специальных щелей при вылете из испарителя). Одни спины и магнитные моменты электронов поворачиваются по полю, а другие против поля, вот и разделяются они неоднородным магнитным полем.

И физики торжественно назвали это Пространственным Квантованием. При чём здесь пространство и почему квантование?

А это выглядит по-загадочней и более наукообразно. Ведь, если сказать, что электроны-микромагнитики ориентируются во внешнем магнитном поле - это же слишком заурядно и ПОНЯТНО, а надо - ПО-НЕПОНЯТНЕЙ!

Стрелки компасов ведь тоже ориентируются, так это ещё древним китайцам было известно, а, вот, ПРОСТРАНСТВЕННОЕ КВАНТОВАНИЕ ни им, и НИКОМУ до квантовиков в голову не приходило.

И что же происходит? Оказывается, атомы с этими микромагнитиками -электронами поворачиваются. Одни вдоль поля, другие, в том же количестве, против поля. Вот и расходятся!

А теперь попробуем честно, без жульничества и наукоподобных Пространственных Квантований разобраться в этом опыте и понять ЧТО к ЧЕМУ.

Представьте себе, что у вас есть много крупных свинцовых дробинок. Давайте-ка просверлим во всех тоненькие дырочки-канальцы и вставим в них тоненькие стержневые магнитики. Окрасим наши дробинки в синий цвет у северного полюса и в красный - у южного. Будем теперь бросать эти дробинки через щель магнита тоже с очень неоднородным полем, но так, чтобы дробинки не прилипали к магниту, а быстро пролетали между его полюсами. И падали на некую клейкую пластину. Что мы увидим? Что ВСЕ дробинки отклонятся чуть от вертикали и упадут на клейкую пластину слегка "сбоку" от вертикали. ТОЛЬКО С ОДНОЙ СТОРОНЫ, И ВСЕ дробинки будут повёрнуты одной синей или красной стороной в одну сторону.

Почему все повернутся в одну сторону?

Да, потому, что магнитное поле при пролёте через щель повернёт их так же, как земное магнитное поле поворачивет все стрелки компасов.

А почему не разделит на два потока?

Потому что мощное магнитное поле "не умеет" поворачивать магнитики стрелки иначе. Тогда были у нас бы два вида компасов: Одни синей стрелкой указывают на север, другие на юг.

Но магнитное поле Земли об этих гениальных задумках физиков-квантовиков НЕ ЗНАЕТ и поэтому ВСЕ магниты ВСЕГДА поворачивает в одну сторону.

А почему они сместятся чуть вбок от вертикали?

Потому что неоднородное поле, именно, не только поворачивает, но ещё и смещает в сторону движущиеся сквозь него магниты.

Спины электронов и их магнитные моменты могут поворачиваться, но никак НЕ ПРОТИВ ПОЛЯ! Ибо нет никаких ограничивающих их ориентацию сил.

Уже поэтому, такое ОБЩЕПРИНЯТОЕ в квантовой механике объяснение есть наглая и неприкрытая ЛОЖЬ!

Магнитные моменты электронов МОГУТ поворачиваться под действием внешнего поля куда угодно, но только ПО ПОЛЮ! И НИКОГДА САМИ СОБОЙ НЕ ПОВЕРНУТСЯ ПРОТИВ ПОЛЯ!

Но опыт даёт нам нечто другое! Почему? В природе все вещества физики условно разделили по их магнитным свойствам на три класса: Парамагнитики, Диамагнетики и Ферромагнетики.

Парамагнетики - это вещества, у которых, под действием внешнего магнитного поля появляется своё слабое поле той же направленности.

Диамагнетики - это вещества, у которых при тех же условиях своё слабое магнитное поле повёрнуто ПРОТИВ внешнего.

Ферромагнетики - железоподобные, железо, кобальт и никель и различные специальные сплавы, это вещества, в которых под действием внешнего магнитного поля появляется своё , очень мощное поле, той же направленности, что и внешнее.

Серебро является ДИАМАГНЕТИКОМ!!!

Его атомы обладают некой способностью из-за так называемой Ларморовской прецессии орбит создавать противонаправленное внешнему магнитное поле.

Так, что происходит в опыте? Скорей всего следующее. Атомы серебра, сохраняющие природный диамагнетизм, отклоняются в одну сторону. Но есть атомы серебра, которые в мощном поле магнита становятся парамагнетиками, и поэтому они отклоняются в другую сторону. Говорить, что атомы остаются в прежнем невозбуждённом состоянии в мощном и неоднородном поле, это высказывать некую аксиому, ничем не доказанную и не подтверждённую.

Эффект Зеемана с расщеплением спектральных линий атомов в мощном магнитном поле как раз указывает на то, что энергетические орбитали электронов претерпевают изменения! Поэтому наше предположение, что часть атомов серебра остаётся диамагнетиками, а другая, под действием поля магнита (скажем, двигавшиеся очень близко к острому выступу магнита) превращается в парамагнетики, вполне резонно.

Во всяком случае, это больше соответствует явлениям природы, где свободно ориентирующиеся магниты ещё никогда не поворачивались ПРОТИВ ПОЛЯ, как этого очень хотят физики-квантовики! И своей нелепой байкой пудрят мозги дуракам-неофитам, вбивая в них серии невыдёргиваемых гвоздей - ложных догм.

Новое понимание опыта Штерна и Герлаха. Среди многообразия форм и способов заражения физики ложными знаниями есть такие приемы, которые даже для этой физики являются вероломством [9]. Одним из этих приемов воспользовались люди, желавшие добиться признания всесильности квантовых методов. Мелкая по масштабам науки цель. Недопустимое мошенничество, даже при понимании мотивов, затормозило физику, способствовало ее извращению.

Коротко напомним о существе опыта.

Идея опытов основана на том, что на частицу, обладающую магнитным моментом, в неоднородном внешнем магнитном поле действует сила F. Экспериментальная трудность состоит в том, что необходимо получить магнитное поле с неоднородностью, ощутимой на расстояниях порядка размеров атома, т.е. примерно 10^-10 м. Этого удалось добиться с помощью магнитов со специально подобранными полюсными наконечниками. В опыте Штерна и Герлаха узкий пучок атомов серебра, испаряемых нагретым катодом, пройдя через диафрагму, попадает в сильно неоднородное магнитное поле между полюсами магнита и далее на фотопластинку. На фотопластинке осевшие атомы расположены в виде двух полос, смещенных от центра луча.

А далее начинается интерпретация результатов, некоторые варианты которой мы и рассмотрим.

…Подобно всем иным свойствам частиц в мире квантовой физики, направление магнитного спина квантуется: во внешнем электромагнитном поле он может принимать только направления, относящиеся к фиксированному набору. Отто Штерн и Вальтер Герлах в 1921 году как раз и провели опыт, позволивший экспериментально подтвердить как наличие у атомов спина, так и факт его пространственного квантования.

Прелюбопытнейшая ситуация: результат опыта предрешен априори с такими вольностями, которые в науке запрещены. Сторонники квантового познания мира, не представляющие даже характера физического процесса в интервалах нецелых значений аргумента, позволяют себе утверждать квантование спина. Этого мало, квантование, как явление дискретизации модуля величины, они распространили уже на знак величины.

…Если бы атом управлялся законами классической механики Ньютона (то есть, квантования спинов не наблюдалось бы), полюса микроскопических магнитов были бы ориентированы хаотичным образом, и они отклонялись бы во всевозможных направлениях. Где бы позади магнита мы ни разместили датчики, какие-то атомы обязательно отклонялись бы в этом направлении и попадали на них. Если же верна квантово механическая гипотеза, и спины атомов и частиц квантуются, они будут отклоняться лишь в "разрешенных" направлениях и на разрешенные углы.

Вот те-на! Весь мир до сих пор ломает голову как устроены атомы, а квантовики уже тогда вложили в атомы "полюса микроскопических магнитов". Ни больше, ни меньше - в атоме есть магниты с полюсами. А главное, вдумайтесь: оказывается, по законам классической механики Ньютона эти магниты не должны реагировать на магнитное поле!

Особо подчеркнем "разрешенные углы", каковы же они?

…и атомы, и элементарные частицы должны производить магнитные поля: первые - в силу циркуляции электронов на орбитах; вторые - в силу присущего им спина.

Этакая незатейливость и при столь значимых научных выводах? Всё равно, что из уст ребенка верстать законодательные акты. Можно было бы опять вылить ушат на голову автора статьи, но это уже относится ко всей физике. Люди не понимают, что магнитный момент предполагает наличие плеча магнитной силы, отсутствующего в случае спинового вращения любого центрального заряда. Спин по определению не создает магнитных сил в пространстве. Даже если всемогущие кванты говорят такое, не верьте. Словоблудие.

Если проекция магнитного момента атома могла бы изменяться непрерывно, то на пластинке наблюдалась бы размытая широкая полоса.

Последнее изречение кажется правильным, однако и это не совсем верно. Резкая граница магнитного поля, необходимая для появления эффекта, дает старт началу отсчета событий. Иначе говоря, все частицы (хоть атомы, хоть электроны) уже сориентированы скоростью частицы, а воздействие начинается с фиксированной точки на пути движения.

Выводы:

1. Опыт Штерна и Герлаха не подтверждает, а опровергает квантование магнитного момента атомов и частиц. Спины не имеют магнитного момента вовсе.

2. Эффект, получаемый в опыте, не связан с неоднородностью магнитного поля. Надежность и четкость результатов возрастают с ростом скорости движения частиц в магнитном поле.

Опыт Штерна и Герлаха. Что такое спин электрона на самом деле [10]? В 1922 году физики проделали эксперимент, в котором оказалось, что атомы серебра имеют свой момент импульса. Причём проекция этого момента импульса оказалась равной либо некоторой положительной величине, либо некоторой отрицательной величине, но не нулю. Это невозможно объяснить орбитальным моментом импульса электронов в атоме серебра. Потому что орбитальные моменты обязательно давали бы, в том числе, и нулевую проекцию. А здесь строго плюс и минус, и в нуле ничего. Впоследствии, в 1927 г. это было интерпретировано как доказательство существования спина у электронов.

В опыте Штерна и Герлаха (1922) путем испарения в вакуумной печи атомов серебра или другого металла с помощью тонких щелей формируется узкий атомный пучок. Этот пучок пропускается через неоднородное магнитное поле с существенным градиентом магнитной индукции. Индукция магнитного поля в опыте велика и направлена вдоль оси. На пролетающие в зазоре магнита атомы вдоль направления магнитного поля действует сила, обусловленная градиентом индукции неоднородного магнитного поля и зависящая от величины проекции магнитного момента атома на направление поля. Эта сила отклоняет движущийся атом в направлении оси, причем за время пролета магнита движущийся атом отклоняется тем больше, чем больше величина силы. При этом одни атомы отклоняются вверх, а другие вниз.

С позиций классической физики, пролетевшие через магнит атомы серебра должны были образовать сплошную широкую зеркальную полосу на стеклянной пластинке.

Но это ещё не было открытием спина у электронов. Ну дискретный ряд моментов импульса у атомов серебра, ну и что? Однако учёные продолжали думать, почему нет полоски по центру пластины?

Пучок невозбужденных атомов серебра расщепился на два пучка, которые напылили на стеклянной пластинке две узкие зеркальные полоски, сдвинутые симметрично вверх и вниз. Измерение этих сдвигов позволило определить магнитный момент невозбужденного атома серебра. Его проекция на направление магнитного поля оказалась равной +μ_Б или -μ_Б . То есть магнитный момент невозбуждённого атома серебра оказался строго не равным нулю. Это не имело объяснения.

Однако, из химии было известно, что валентность серебра равна +1. То есть на внешней электронной оболочке находится один активный электрон. А общее число электронов в атоме нечётно.

Гипотеза о спине электрона. Это противоречие теории и опыта стало не единственным, обнаруженным в различных экспериментах. Такое же отличие наблюдалось при изучении тонкой структуры оптических спектров щелочных металлов (они, кстати, тоже одновалентны). В опытах с ферромагнетиками было обнаружено аномальное значение гиромагнитного отношения, отличающегося от ожидаемого значения в два раза.

В 1924 г. Вольфганг Паули ввёл двухкомпонентную внутреннюю степень свободы для описания эмиссионных спектров валентного электрона в щелочных металлах.

В который раз обращает на себя внимание, как западные учёные с лёгкостью придумывают новые частицы, феномены, реальности для объяснения старых. Точно так же введён и бозон Хиггса для объяснения массы. Далее будет бозон Шмиггса для объяснения бозона Хиггса.

В 1927 году Паули модифицирует недавно открытое уравнение Шрёдингера для учёта спиновой переменной. Модифицированное таким образом уравнение носит сейчас название уравнение Паули. При таком описании у электрона появляется новая спиновая часть волновой функции, которая описывается спинором — «вектором» в абстрактном двумерном спиновом пространстве.

Это позволило ему сформулировать принцип Паули, согласно которому в некоторой системе взаимодействующих частиц у каждого электрона должен быть свой собственный неповторяющийся набор квантовых чисел (все электроны в каждый момент времени находятся в разных состояниях). Поскольку физическая интерпретация спина у электрона была неясна с самого начала (и это имеет место до сих пор), в 1925 г. Ральф Крониг (ассистент известного физика Альфреда Ланде) высказал предположение о спине как результате собственного вращения электрона.

Все эти трудности квантовой теории были преодолены, когда осенью 1925 г. Дж. Уленбек и С. Гаудсмит постулировали, что электрон является носителем "собственных" механического и магнитного моментов, не связанных с движением электрона в пространстве. То есть обладает спином S = ½ ћ в единицах постоянной Дирака ћ, и спиновым магнитным моментом, равным магнетону Бора. Это предположение и было принято научным сообществом, поскольку удовлетворительно объясняло известные факты.

В квантовой механике квантовые числа для спина не совпадают с квантовыми числами для орбитального момента частиц, что приводит к неклассической трактовке спина. Кроме этого, у спина и орбитального момента частиц возникает различная связь с соответствующими магнитными дипольными моментами, сопровождающими любое вращение заряженных частиц.

Какова же таки физическая природа наличия у электрона спина, если она не объяснима с механической точки зрения? Ответа на этот вопрос нет не только к классической физике, но и рамках нерелятивистской квантовой механики, в основе которой лежит уравнение Шредингера. Спин вносится в виде некой дополнительной гипотезы, необходимой для согласования эксперимента и теории.

2.1. Выводы.

1. В учебниках по квантовой механике есть оговорка, что никакого в обычном смысле вращения электрона вокруг своей оси нет, и не может быть потому, что не может быть никогда.

2. Атомы серебра, в невозбуждённом состоянии никакими внешними причинами, собственного магнитного момента не имеют.

3. Единственное , что имеет магнитный момент, это электроны, спиново вращающиеся, если вращения на самом деле нет. Эти магнитные моменты электронов превращают атомы серебра в микромагнитики.

4. В сильно неоднородном магнитном поле магнитики атомов не только поворачиваются, но и сдвигаются в одну или другую сторону в зависимости от направления поля магнитиков.

5. Одни спины и магнитные моменты электронов поворачиваются по полю, а другие против поля, так разделяются они неоднородным магнитным полем.

6. Атомы с этими микромагнитиками-электронами поворачиваются: одни вдоль поля, другие, в том же количестве, против поля.

7. Спины электронов и их магнитные моменты могут поворачиваться, но никак НЕ ПРОТИВ ПОЛЯ! Ибо нет никаких ограничивающих их ориентацию сил. Такое ОБЩЕПРИНЯТОЕ в квантовой механике объяснение есть наглая и неприкрытая ЛОЖЬ!

8. Магнитные моменты электронов МОГУТ поворачиваться под действием внешнего поля куда угодно, но только ПО ПОЛЮ! И НИКОГДА САМИ СОБОЙ НЕ ПОВЕРНУТСЯ ПРОТИВ ПОЛЯ, как этого очень хотят физики-квантовики. Такое недопустимое мошенничество затормозило физику и способствовало ее извращению.

9. Сторонники квантового познания мира позволяют себе утверждать квантование спина. Квантование, как явление дискретизации модуля величины, они распространили уже на знак величины.

10. Каков бы ни был механизм расщепления луча частиц, оно хотя бы частично "синфазируется" относительно момента прохождения границы магнитного поля. Сам механизм расщепления можно выявить только методами реальной физики.

11. Опыт Штерна и Герлаха не подтверждает, а опровергает квантование магнитного момента атомов и частиц. Спины не имеют магнитного момента вовсе.

12. Эффект, получаемый в опыте, не связан с неоднородностью магнитного поля. Надежность и четкость результатов возрастают с ростом скорости движения частиц в магнитном поле.

13. Эксперимент Штерна-Герлаха показал, что атомы серебра имеют свой момент импульса. Проекция этого момента импульса оказалась не равной нулю. Это невозможно объяснить орбитальным моментом импульса электронов в атоме серебра.

14. Орбитальные моменты обязательно должны давать и нулевую проекцию. Впоследствии, в 1927 г. это было интерпретировано как доказательство существования спина у электронов.

15. На пролетающие в зазоре магнита атомы вдоль направления магнитного поля действует сила, обусловленная градиентом индукции неоднородного магнитного поля, при этом одни атомы отклоняются вверх, а другие вниз.

16. Если имеет место пространственное квантование, то под действием силы атомный пучок должен расщепиться на дискретное число пучков. Именно этот результат наблюдался в эксперименте, но не было полоски по самому центру пластинки.

17. Магнитный момент невозбуждённого атома серебра оказался строго не равным нулю, учёные продолжали думать, почему нет полоски по центру пластины? Это не имело объяснения. Противоречие теории и опыта стало не единственным, обнаруженным в различных экспериментах.

18. Какова же всё таки физическая природа наличия у электрона спина, если она не объяснима с механической точки зрения? Ответа на этот вопрос нет не только к классической физике, но и рамках нерелятивистской квантовой механики, в основе которой лежит уравнение Шредингера.

19. Спин вносится в виде некой дополнительной гипотезы, необходимой для согласования эксперимента и теории.

20. В природе спина электрона не существует. Спин в результате ошбочной интенрпретации опыта Штерна-Герлаха изобрели физики-квантовики.

A3. Истинные результаты опыта Штерна-Герлаха.

Непосредственно измерить момент импульса электрона в атоме невозможно [11]. Однако можно измерить проекцию на направление внешнего магнитного поля вектора магнитного момента атома. Такие измерения осуществили в 1922 г. немецкие физики О.Штерн и В.Герлах. Приводится схема их установки для проведения опыта: щель для поучения пучка атомов серебра была горизонтальной.

Показано изображение петли напылённого серебра на предметном стекле. Хотя пластины магнита имели сложную форму, необходимую для получения неоднородного магнитного поля, но вид петли опровергает эти намерения: напылённое серебро распределилось равномерно. Петля изображена на рисунке с поворотом на 90 градусов, она должна располагаться горизонтально. Следует обратить внимание на зубец на одной из ветвей петли и на то, что северный полюс магнита имеет треугольную форму, а южный – канавку.

Принято считать, что основополагающим экспериментом, доказавшим наличие собственных магнитных моментов у атомарных электронов, является опыт Штерна и Герлаха [12]. На нейтральные атомы магнитное поле не действует, но если атом имеет собственный магнитный момент, то в неоднородном магнитном поле, создававшемся благодаря особой форме наконечников полюсов электромагнита, на атом должна действовать ненулевая сила.

Магнитный момент атома серебра мог быть ориентирован либо по полю, либо против поля. Ожидалось, что, при пролёте одна часть атомов отклонится по направлению к острию, а другая – от острия.

Сразу за окончанием острия находилась стеклянная пластинка, на которой осаждались пролетевшие вдоль острия атомы серебра.

Штерн и Герлах в своих статьях заявляли о том, что они получили не подлежащее никаким сомнениям доказательство «пространственного квантования в магнитном поле», из которого следует наличие у атома серебра магнитного момента в один магнетон Бора.

Расщепление пучка имело место. Исходный ленточный пучок оставил отпечаток не в виде двух полосок – которые дали бы атомы, отклонившиеся в полёте либо к острию, либо от острия – а в виде своеобразной замкнутой фигуры. Этот отпечаток наводит на подозрение: а не получился ли он в результате классического электромагнитного воздействия на летящие атомы?

В работе [12] приведена фотография напыления серебра на предметное стекло. Видно, что благодаря вычурной форме магнита не удалось создать неоднородное магнитное поле. На верхней ветви виден зубец, повторяющий форму части магнита с треугольной формой северного полюса. Верхняя и нижняя дуги изображения смыкаются.

В работе [13] приведена первая (и единственная) фотография с эксперимента Штерна-Герлаха. А также фрагмент первоисточника: статьи Штерна и Герлаха в немецком журнале, где показано, что зубец находится на нижней дуге напылённого серебра, обращённый вниз, хотя магнит с треугольной деталью находился сверху. Такую особенность расщепления атомного пучка впервые заметил автор сайта, это совсем не так, как думают до сих пор физики.

Оригинальные фотографии Штерна и Герлаха для рассмотрения и анализа следует повернуть направо на 90 градусов, чтобы зубец оказался снизу. Получается, что верхняя часть магнита отклоняет атомный пучок вниз, а нижняя – вверх! Снимки подтверждают, что никакой неоднородности магнитного поля не было. Результаты вычурной фигуры магнита отразились на изображении: на нижней части появился зубец, а на верхней – провал из-за канавки. Полудуги отражают степень напряжённости магнитного поля в плоскости предметного стекла. Вдоль пучка атомов уменьшается напряженность поля: если расположить предметное стекло далеко от магнита, за пределами магнитного поля, в результате напыления получится прямая линия.

Эксперимент Штерна-Герлаха должен был проверить гипотезу Бора – Зоммерфельда о том, что направление углового момента атома серебра квантуется [1]. Впоследствии, в 1927 году, квантование было интерпретировано как доказательство существования спина у электронов [10].

В опыте Штерна-Герлаха получен интересный результат, но интерпретация его ошибочная, она завела теоретическую физику на ложный путь.

Ошибка в интерпретации результатов опыта произошла по причине полного отсутствия знаний по магнетизму у Штерна и Герлаха. К большому сожалению, этих знаний не было у когорты выдающихся физиков, лауреатов Нобелевских премий, которые не поправили ошибки и с радостью открыли спин электрона.

Но факт остаётся фактом: какое непознанное явление позволяет атомам парообразного серебра под влиянием поля постоянного магнита

создавать картину петли на предметном стекле?

3.1. Выводы.

1. Приводится словесное описание вида напыления серебра на подложку в опыте Штена-Герлаха: изображение на предметном стекле выглядело как отпечаток губ с отверстием посередине.

2. Искажённое изображение результата эксперимента представляет собой вертикальную полосу напыления серебра на предметном стекле при отсутствии магнитного поля, а с наличием магнитного поля – два круглых пятна, расположенных умозрительно примерно по концам этой полосы.

3. В схеме установки для проведения опыта щель для поучения пучка атомов серебра – горизонтальная. Петля напыления серебра на предметное стекло должна располагаться горизонтально.

4. Хотя пластины магнита имели сложную форму, необходимую для получения неоднородного магнитного поля, но вид петли опровергает эти намерения: напылённое серебро распределилось равномерно.

5. Принято считать, что основополагающим экспериментом, доказавшим наличие собственных магнитных моментов у атомарных электронов, является опыт Штерна и Герлаха.

6. Если атом имеет собственный магнитный момент, то в неоднородном магнитном поле, создававшемся благодаря особой форме наконечников полюсов электромагнита, на атом должна действовать ненулевая сила.

7. Штерн и Герлах в своих статьях заявляли о том, что они получили не подлежащее никаким сомнениям доказательство «пространственного квантования в магнитном поле», из которого следует наличие у атома серебра магнитного момента в один магнетон Бора.

8. Оригинальные снимки Штерна и Герлаха подтверждают, что никакой неоднородности магнитного поля не было. Результаты вычурной фигуры магнита отразились на изображении: на нижней части появился зубец, а на верхней – провал из-за канавки.

9. Полудуги изображения отражают степень напряжённости магнитного поля в плоскости предметного стекла. Вдоль пучка атомов уменьшается напряженность поля: если расположить предметное стекло далеко от магнита, в результате напыления получится прямая линия.

10. Эксперимент Штерна-Герлаха должен был проверить гипотезу Бора – Зоммерфельда о том, что направление углового момента атома серебра квантуется. Впоследствии, в 1927 году, квантование было интерпретировано как доказательство существования спина у электронов.

11. В опыте Штерна-Герлаха получен интересный результат, но интерпретация его ошибочная, она завела теоретическую физику на ложный путь.

12. Ошибка в интерпретации результатов опыта произошла по причине полного отсутствия знаний по магнетизму у Штерна и Герлаха.

13. Факт остаётся фактом: какое непознанное явление позволяет атомам парообразного серебра под влиянием поля постоянного магнита

создавать картину петли на предметном стекле?

A4. Альтернативный взгляд на отклонение атомов в магнитном поле.

Для понимания результатов опыта Штерна-Герлаха необходимо привлечь альтернативные теорию строения эфира, теорию строения вещества, теорию изменения строения вещества под влиянием силовых полей и теорию электролиза расплавов вещества.

4.1. Теория строения эфира.

Все теории, гипотезы и модели эфира наделяли его массой, которая считалась неотъемлемым свойством эфира [14]. В отличие от общепринятого взгляда на эфир от древности до настоящего времени, предлагается чисто энергетическая теория строения эфира. Эфир представляет безмассовую структуру, состоящую из электрических зарядов.

По канонам электродинамики носителем заряда может быть только масса, заряд отдельно от массы существовать не может. Но, когда Творец создавал всё сущее, физики ещё не разработали основы электродинамики, и вселенское пространство было заполнено не веществом, а энергией.

Эфир – среда, заполняющее всё мировое пространство, как между физическими объектами, так и внутри их. Эфир непрерывен и обладает однородной дискретной структурой, структура эфира стабильна, в ней нет никаких искривлений и вихрей.

Эфир – это энергия, представляющая собой мощное электромагнитное поле, состоящее из зарядов, противоположных по знаку. Положительные и отрицательные заряды равновелики и находятся в узлах изотропной структурной сетки эфира. Положительные и отрицательные заряды компенсируют друг друга, эфир в целом является электронейтральным. Эфир – гравитационное электромагнитное поле, гравитационное поле эфира – единственное физическое поле вселенной.

Эфир обеспечивает свободу движения тел, он не обладает массой и плотностью, неподвижен, не увлекается движущимися телами, имеет высокую степень проницаемости и не оказывает материальным телам при движении силового воздействия.

При движении тел не возникает возмущения структуры эфира, тело в эфире продвигается без трения. Электромагнитная волна в электромагнитном поле эфира в космосе – незатухающая волна. Взаимодействия зарядов эфира и нейтрального вещества не вызывает колебания эфира, вещество при движении проходит свободно сквозь эфир без деформации его сетки.

Среда эфира – носитель взаимодействия: при взаимодействии электромагнитной волны и структуры эфира в эфире возникают колебания, несущие волну. Упругость эфира обеспечивает распространение электромагнитных волн. Эфир – универсальная среда для всех физических и химических взаимодействий.

4.1.1. Выводы.

1. Эфир – вселенское неподвижное мощное силовое электромагнитное поле в нейтральном состоянии, в нём скомпенсированы положительные и отрицательные заряды, которые не проявляют электрических и магнитных свойств.

2. Физическое поле эфира имеет большую устойчивость, не подвержено в обычных условиях никаким деформациям и свободно пропускает через себя все движущиеся объекты.

3. Взаимодействия зарядов эфира и нейтрального вещества не вызывает колебаний эфира, но при взаимодействии электромагнитной волны и структуры эфира в эфире возникают колебания, несущие волну.

4. Гравитационное поле эфира – единственное физическое поле вселенной. Эфир представляет безмассовую структуру, состоящую из электрических зарядов.

4.2. Электромагнитная связь в физических объектах.

Электрически нейтральные молекулы, собранные вместе, не смогут обеспечить прочность твёрдого тела, вязкости жидкости, текучести газа [15]. Макромоделью такого представления может быть любой сыпучий материал.

В массивных телах вступает в силу коллективная химическая связь, под влиянием воздействия силового электромагнитного гравитационного поля (эфира) происходит деформация молекул для обеспечения устойчивого состояния с минимальной потенциальной энергией. Каждая молекула теряет электрическую нейтральность и образует прочные межмолекулярные силы благодаря взаимодействию электромагнитного поля физического объекта и гравитационного поля. Это положение является универсальным и относится ко всем агрегатным состояниям: твёрдым телам, жидкостям и газам.

Любое вещество или смеси веществ в твёрдом, жидком и газообразном состоянии образуют устойчивое электрическое поле согласно электрических зарядов атомов и электронов. В этом физическом поле каждый атом занимает оптимальное положение с минимальной потенциальной энергией. В физическом объекте нет внутренних сил, способных хоть на малейшее расстояние сдвинуть какой-либо атом структуры со своего положения. Такое состояние физического объекта является результатом коллективной химической связи.

При синтезе физического объекта немедленно возникает коллективная химическая связь. Коллективная химическая связь во взаимодействии с гравитационным полем (эфиром) определяет все свойства физического объекта.

Что же удерживает все атомы вещества в едином блоке? Такой силой является коллективная химическая связь. Силами, приводящими к монолиту, к единой большой «молекуле» являются силы неуравновешивания электрического заряда в каждом элементарном объёме вещества. Это неуравновешивание происходит в связи с асимметрией структуры из-за соответствующего набора атомов.

Положения атомов компонентов, входящих в вещество, характеризуется их электрическими свойствами. Именно электрические заряды атомов расставляют их в определённом порядке, чтобы система была электрически нейтральна, и все атомы в ней имели наименьший потенциал и наибольшую силу связи: образуется коллективная химическая связь.

Атомы в любом физическом объекте, твёрдых телах, жидкостях и газах, а также их смесях стремятся занять положение с минимальной потенциальной энергией и максимальной прочностью связей между ними. В массивном теле имеется равновесное положение атомов согласно их заряда, который определяет силу взаимодействия атома со всем окружением. Благодаря такому взаимодействию образуется коллективная химическая связь во всех физических объектах.

Атом – неделимая частица. Основой строения всех физических тел, элементарных химических веществ и их смесей, является коллективная химическая связь. Атомы в любой структуре создают физическое поле и располагаются в соответствии своих электрических зарядов, фактически не создавая молекул. Устройство всех физических объектов универсально.

В силовом электрическом поле физического объекта принцип построения структуры – создание конструкции с минимальной потенциальной энергией. Так устроены элементарные вещества и их смеси.

Все тела в любом агрегатном состоянии имеют строго определённую структуру с минимумом потенциальной энергии. Физическое поле определяет структуру любого объекта и чутко реагирует на изменение внешних условий: изменяется потенциальная энергия объекта, а вместе с ней расположение атомов структуры вплоть до перехода в иное агрегатное состояние.

Как следует из сущности коллективной химической связи, в ней даже нет намёка на химизм образования коллективной связи. Название «химическая» было дано в далёком 1977 году в силу традиции, так как названия «физическая связь» не существовало. Коллективная связь атомов физического объекта в среде эфира – не химическая, а физическая связь.

Любое вещество состоит только из атомов, электроны которых никогда, ни при каких обстоятельствах не покидают свой атом. Матрицей для атомов является непрерывное электромагнитное поле эфира. Взаимодействие электромагнитного поля эфира и электромагнитного поля атомов вещества и создаёт структуру любого физического объекта.

Атомы в любом физическом объекте в одном блоке удерживает коллективная электромагнитная связь. Принцип построения структуры твёрдых тел, жидкостей и газов – взаимодействие атомов и эфира со стремлением создать структуру с минимальной потенциальной энергией.

Электромагнитная связь атомов в твёрдых телах, жидкостях и газах – единственная связь в физических объектах.

4.2.1. Выводы.

1. Взаимодействие электромагнитного поля эфира и электромагнитного поля атомов вещества создаёт структуру любого физического объекта.

2. Атомы в любом веществе удерживает вместе коллективная электромагнитная связь.

3. Любое вещество состоит только из атомов, электроны которых никогда, ни при каких обстоятельствах не покидают свой атом. Матрицей для атомов является непрерывное электромагнитное поле эфира.

4. Электромагнитная связь атомов в твёрдых телах, жидкостях и газах – единственная связь в физических объектах. Никаких других связей не существует.

5. Химическая реакция происходит при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно.

6. Реакция, в результате которой синтезируется новое вещество – электромагнитная реакция.

7. Новые вещества синтезируются электромагнитными реакциями, движущей силой которых является стремление вещества снизить свою потенциальную энергию за счёт другого вещества.

4.3. Теория изменения строения вещества под влиянием силовых полей.

Рассмотрим изменение строения вещества в результате влияния внешних условий на него, руководствуясь альтернативными теориями теоретической физики [16]:

1. Электрон никогда, и ни при каких обстоятельствах, не покидает атом, свободных электронов не существует, атом – неделимый.

2. Эфир – безмассовая структура, состоящая из сетки положительных и отрицательных зарядов. Сетка эфира служит матрицей для построения структуры всех физических объектов.

3. Никаких химических реакций не существует. Молекул вещество не образует, есть единая физическая связь: атомы создают структуру вещества по принципу наименьшей потенциальной энергии.

4. Термическое расширении физических объектов происходит за счёт синхронного согласованного аналогового перехода электронных орбит на более высокие уровни, что увеличивает объёмы атомов. При охлаждении вещества процесс идёт в обратную сторону.

5. Ажурная структура физических объектов позволяет мгновенно реагировать на изменение внешних условий: температуры и давления.

Обычно исследуются изменения в веществах при изменении температуры, редко – при изменении давления. К примеру, графит при высокой температуре и высоком давлении образует кристаллическую структуру алмаза, кварц, в пределах твёрдого агрегатного состояния, образует две модификации: тридимит и кристобалит. При изменении температуры тел изменяются размеры атомов, при изменении давления изменяется положение электронных орбит. Эти изменения приводят к перестройке структуры тел в положение с минимальной потенциальной энергией.

Но температурой и давлением не заканчиваются средства внешних воздействий на физические объекты. Существенное влияние на структуру оказывают мощные электромагнитные излучения. Если на вещество воздействовать мощным электромагнитным полем, способным нарушить обычное положение ячеек эфира, создаётся новая реальность расположения атомов вещества в пространстве, образуется другая модификация вещества с иными свойствами.

После снятия действия электромагнитного излучения физический объект возвращается в первоначальное состояние.

4.3.1. Выводы.

1. Воздействие на вещество мощного электромагнитного поля нарушает обычное положение ячеек эфира, образуется другая модификация вещества с иными свойствами.

2. После снятия действия электромагнитного излучения физический объект возвращается в первоначальное состояние.

4.4. Теория электролиза расплавов вещества.

Представление эфира как неподвижной безмассовой структурной сетки, состоящей из положительных и отрицательных зарядов, дало возможность по-новому взглянуть на вопросы, которые зашли в глухой тупик в теоретической физике [17].Энергетическая теория эфира позволяет ответить на вопрос о прочности тел, а также очень просто объясняет электролиз растворов и расплавов физических объектов.

Эфир – однородное непрерывное вселенское универсальное электромагнитное поле. Абсолютно всё мировое пространство заполняет эфир. Эфир – неподвижное мощное силовое электромагнитное поле в нейтральном состоянии, в котором скомпенсированы положительные и отрицательные заряды, они не проявляют электрических и магнитных свойств.

Молекулы физических объектов электронейтральны, но электронейтральные молекулы не способны создать никакого тела. Нахождение материи в мощном электромагнитном поле эфира при взаимодействии с ним приводит к изменению свойств атомов.

Как же устроено всё многообразие физических объектов во всех трёх агрегатных состояниях? Что же связывает в единый блок все физические объекты? Таким средством является коллективная химическая связь. Эфир – основа коллективной химической связи. Эфир представляет трёхмерную изотропную матрицу, в которой формируются многообразие атомов всех химических соединений, газов, жидкостей и твёрдых тел, а также их смесей. Нейтральные атомы вещества в результате взаимодействия с электромагнитным полем эфира приобретает электрический заряд, положительный или отрицательный, в зависимости от того, в какой ячейке эфира будет находиться атом.

В коллективной химической связи все атомы физического объекта и эфира взаимодействуют друг с другом, создавая физическое поле, в котором занимают положения с минимальной потенциальной энергией для всего тела. Каждый атом физического объекта занимает отдельную ячейку эфира, его положение определяется электростатическим взаимодействием коллективной химической связи. Атомы любого физического тела образуют структуру, связующим звеном которой является коллективная химическая связь.

Любой физический объект – одна большая молекула. Коллективная химическая связь, в которой участвуют атомы химического соединения и электромагнитное поле эфира, является единственной универсальной химической связью во всех агрегатных состояниях вещества. Все физические объекты построены одинаково: в матрице эфира располагаются атомы, и не требуется отдельных теорий строения газов, жидкостей и твёрдых тел. Эфир играет главенствующую роль в формировании структуры материальных физических объектов.

Нейтральные атомы и молекулы – только гипотетические. Невозможно отделить атом и молекулу от эфира. Материя, взаимодействуя с безмассовым электрическим полем эфира, приобретает заряд, положительный или отрицательный. Эти заряды есть средство объединения атомов и молекул в физические объекты: газы, жидкости и твёрдые тела.

Эфир – нейтральное всеобъемлющее поле, состоящее из положительных и отрицательных электрических зарядов. В любой электрической цепи, в которой нет непосредственного контакта через проводник, даже при минимальной разности потенциалов, идёт электролиз эфира: отрицательные заряды движутся к аноду, а положительные к катоду. В зависимости от прилагаемого напряжения электролиз проходит в режиме от тлеющего разряда вплоть до вольтовой дуги. Катодный и анодный эфирные токи равноценные по своим свойствам и представляют собой рентгеновское излучение.

Если в электровакуумном приборе горячий катод, через прибор течёт ток в виде электромагнитного излучения. Но наряду с электромагнитной волной всегда идёт электролиз эфира. Поэтому абсолютно все электровакуумные приборы излучают х-лучи и представляют опасность для здоровья человека.

Итак, в электровакуумных приборах катодный ток – движение отрицательных зарядов эфира к аноду, а анодный ток – движение положительных зарядов эфира к катоду. Представление, что катодный ток – движение электронов, а анодный ток – движение положительных ионов ошибочно и глубоко антинаучно.

Всё, что в физике, химии и других дисциплинах связано с электричеством и электрическими зарядами, не соответствует действительности. Это просто небылицы, а попросту говоря – ложь. К такому вселенскому обману принадлежит ионизация атома, когда вдруг под действием сомнительных факторов атом распадается на электрон и ион.

В результате формируются свойства физических объектов – тела приобретают прочность, образуются единственно возможная структура для данного химического состава. Заряженные отрицательно или положительно атомы легко подвергаются электролизу в растворах и расплавах.

4.4.1. Выводы.

1. Эфир – физическое поле, структурная сетка которого служит матрицей для существования всех материальных физических объектов: газов, жидкостей и твёрдых тел. Эфир – нематериальная субстанция, состоит из структурной сетки положительных и отрицательных зарядов и не имеет массы.

2. Связующим началом для построения структуры любого тела является физическое поле эфира. Эфир – вселенское нематериальное неподвижное нейтральное электромагнитное поле большой мощности, которое служит матрицей для образования структуры всех материальных физических объектов, придавая электронейтральным атомам и молекулам их физические свойства.

3. Эфир имеет первостепенное значение в формировании структуры всех физических объектов во всех агрегатных состояниях. Вещество в виде атомов располагается в структурной сетке эфира. В матрице эфира атомы любого вещества занимают места по принципу минимальной потенциальной энергии.

4. В результате взаимодействия вещества с эфиром формируются свойства физических объектов – тела приобретают прочность, образуются единственно возможная структура для данного химического состава.

5. Нахождение материи в мощном электромагнитном поле эфира при взаимодействии с ним приводит к изменению свойств атомов. Нейтральные атомы вещества в результате взаимодействия с электромагнитным полем эфира приобретает электрический заряд, положительный или отрицательный, в зависимости от того, в какой ячейке эфира будет находиться атом.

6. Всё, что в физике, химии и других дисциплинах связано с электричеством и электрическими зарядами, не соответствует действительности. Это просто небылицы, а попросту говоря – ложь. К такому вселенскому обману принадлежит ионизация атома, когда вдруг под действием сомнительных факторов атом распадается на электрон и ион.

7. Заряженные отрицательно или положительно атомы легко подвергаются электролизу в растворах и расплавах.

4.5. Спин электрона – стратегическая ошибка теоретической физики.

Атомы вещества выстраивают структуру в матрице объёмной прямоугольной безмассовой сетке эфира. Заряды эфира и вещества взаимно уравновешиваются, вещество находится в электрически нейтральном состоянии.

При воздействии на вещество полей высоких энергий правильная прямоугольная серка эфира деформируется. Вещество становится полярным, образуются положительно и отрицательно заряженные атомы.

При пропускании потока паров серебра через постоянный магнит магнитное поле разделяло его на положительно и отрицательно заряженные потоки и отклоняло от прямолинейного направления в разные стороны. Конкретно в опыте Штерна-Герлаха атомы серебра отклонялись вверх вниз.

Отклонение различных по заряду паров атомов серебра в магнитном поле – электролиз вещества. При снятии воздействия магнитного поля серебро возвращалось в обычное нейтральное состояние.

4.5.1. Выводы.

1. Одноатомные вещества под влиянием полей высоких энергий становятся полярными.

2. Отклонение различных по заряду паров атомов серебра в магнитном поле – электролиз вещества.

3. При снятии воздействия магнитного поля структура серебра восстанавливается.

A5. Общие выводы.

1. Интерпретация результатов опыта Штерна-Герлаха глубоко ошибочна.

2. Спин электрона – стратегическая ошибка теоретической физики.

A6. ССЫЛКИ НА ИСТОЧНИКИ.

[1] https://ru.wikipedia.org/wiki/Опыт_Штерна_—_Герлаха

[2]https://studref.com/590608/matematika_himiya_fizik/spin_elektrona_opyt_shterna_gerlaha

[3] https://elementy.ru/trefil/27/Opyt_ShternaGerlakha

[4] http://fn.bmstu.ru/data-physics/library/physbook/tom5/ch5/texthtml/ch5_5_text.htm