Einsteins eneste eksperiment er funnet i det franske museet – Physics World

Einsteins eneste eksperiment er funnet i det franske museet – Physics World

Einstein de Haas-eksperiment

Albert Einstein er kjent som en teoretisk fysiker, men han gjorde også ett betydelig eksperiment. Dette var Einstein–de Haas-eksperimentet, som han gjorde i 1915 med den nederlandske fysikeren Wander de Haas. Dette arbeidet viste at magnetiseringen av ferromagnetiske materialer som jern er relatert til vinkelmomentet til elektroner.

Nå er noe av apparatet som ble brukt av Einstein og de Haas blitt funnet henslengt i Ampère-museet nær Lyon, som er et av Frankrikes eldste vitenskapsmuseer. Funnet ble gjort av Alfonso San Miguel fra Claude Bernard Lyon 1 University og Bernard Pallandre, som er kurator ved museet. De sier at gjenstandenes herkomst kan verifiseres av dokumenter knyttet til Geertruida de Haas-Lorentz. Hun var fysiker og kona til de Haas. San Miguel og Pallandre forteller at hun donerte utstyret til museet på 1950-tallet.

Einstein–de Haas-eksperimentet involverer en sylinder av ferromagnetisk materiale som er suspendert i en tråd slik at den kan rotere rundt sin symmetriakse. Et speil er plassert på toppen av sylinderen slik at sylinderens rotasjon kan måles ved å reflektere en lysstråle på en skjerm (se figur).

Nysgjerrig rotasjon

Sylinderen er plassert i midten av en solenoid. Når en elektrisk strøm sendes gjennom solenoiden, skaper den et magnetfelt som magnetiserer sylinderen - som blir en stangmagnet. Dette resulterer i at sylinderen roterer litt, noe som observeres i avbøyningen av lysstrålen. Hvis magnetfeltet da blir reversert, roterer sylinderen i motsatt retning.

Denne rotasjonen er ikke forutsagt av klassisk elektromagnetisk teori fordi den sylindriske symmetrien til eksperimentet ikke gir magnetfeltet mulighet til å utøve et dreiemoment på ferromagneten.

I stedet støtter den observerte rotasjonen ideen om at magnetisme skapes av ladede strømmer som flyter i sirkler innenfor et ferromagnetisk materiale - en idé som først ble fremsatt nesten et århundre tidligere av den franske fysikeren André-Marie Ampère.

I tillegg til magnetiske momenter, har disse kretsende elektronene også vinkelmomentum. Magnetiseringen av sylinderen innebærer justering av disse magnetiske momentene. Dette resulterer i endringer i retningene til elektronenes vinkelmoment når magnetfeltet påføres. Fordi vinkelmomentet må bevares, roterer sylinderen som svar på denne endringen.

Vi vet nå at elektroner har iboende vinkelmomentum (spin) så vel som orbital vinkelmomentum. Einstein–de Haas-eksperimentet kan brukes til å studere hvordan begge disse bidrar til magnetisering av et materiale.

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden