Einsteins eneste eksperiment findes i det franske museum – Physics World

Einsteins eneste eksperiment findes i det franske museum – Physics World

Tidsstempel: 17. marts 2024 kl. 10:49

Einstein de Haas eksperiment
Gør drejningen: skematisk af Einstein-de Haas-eksperimentet, der viser spejlet, solenoiden og den ferromagnetiske cylinder. (Med høflighed: Jasper Olbrich/CC BY-SA 3.0)

Albert Einstein er berømt som en teoretisk fysiker, men han lavede også et væsentligt eksperiment. Dette var Einstein-de Haas-eksperimentet, som han lavede i 1915 med den hollandske fysiker Wander de Haas. Dette arbejde viste, at magnetiseringen af ​​ferromagnetiske materialer såsom jern er relateret til elektronernes vinkelmomentum.

Nu er nogle af de apparater, Einstein og de Haas brugte, blevet fundet hensygnende i Ampère-museet nær Lyon, som er et af Frankrigs ældste videnskabsmuseer. Fundet blev gjort af Alfonso San Miguel fra Claude Bernard Lyon 1 University og Bernard Pallandre, som er kurator på museet. De siger, at genstandenes herkomst kan verificeres af dokumenter forbundet med Geertruida de Haas-Lorentz. Hun var fysiker og hustru til de Haas. San Miguel og Pallandre fortæller, at hun donerede udstyret til museet i 1950'erne.

Einstein-de Haas-eksperimentet involverer en cylinder af ferromagnetisk materiale, der er ophængt i en tråd, så den kan rotere om sin symmetriakse. Et spejl er placeret i toppen af ​​cylinderen, således at cylinderens rotation kan måles ved at reflektere en lysstråle på en skærm (se figur).

Nysgerrig rotation

Cylinderen er placeret i midten af ​​en solenoide. Når en elektrisk strøm sendes gennem solenoiden, skaber den et magnetfelt, der magnetiserer cylinderen - som bliver til en stangmagnet. Dette resulterer i, at cylinderen roterer en smule, hvilket ses ved afbøjningen af ​​lysstrålen. Hvis magnetfeltet så vendes, roterer cylinderen i den modsatte retning.

Denne rotation forudsiges ikke af klassisk elektromagnetisk teori, fordi eksperimentets cylindriske symmetri ikke giver magnetfeltet mulighed for at udøve et drejningsmoment på ferromagneten.

I stedet understøtter den observerede rotation ideen om, at magnetisme er skabt af ladede strømme, der flyder i cirkler i et ferromagnetisk materiale - en idé, der først blev fremsat næsten et århundrede tidligere af den franske fysiker André-Marie Ampère.

Ud over magnetiske momenter har disse kredsende elektroner også vinkelmomentum. Magnetiseringen af ​​cylinderen involverer justeringen af ​​disse magnetiske momenter. Dette resulterer i ændringer i retningerne af elektronernes vinkelmoment, når magnetfeltet påføres. Fordi vinkelmomentum skal bevares, roterer cylinderen som reaktion på denne ændring.

Vi ved nu, at elektroner har iboende vinkelmomentum (spin) såvel som orbital vinkelmomentum. Einstein-de Haas-eksperimentet kan bruges til at studere, hvordan begge disse bidrager til magnetiseringen af ​​et materiale.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden