SPIN ELECTRON
Un studiu mai detaliat al structurii liniilor spectrale individuale a dezvăluit curând că acestea s-au împărțit într-o manieră mai complexă, iar acest fenomen a fost numit efectul anormal al lui Zeeman. În special, uneori a existat o dublare a numărului de linii spectrale divizate asociate cu o degenerare multiplă a nivelurilor de energie. Acest fenomen părea destul de ciudat, deoarece presupunea că ar trebui să existe un număr cuantic mai mare (care se presupunea în curând), care poate avea doar două valori. Cu toate acestea, natura acestui număr cuantic a fost
absolut neclar. Originea numerelor rămase a fost deja clarificată. Se credea că starea sistemului este determinată complet dacă sunt date trei numere: în cazul unui electron închis într-un vas cubic și în cazul unui atom de hidrogen. Dublarea observată a liniilor a indicat că, în plus față de numerele cuantice (care corespund valorilor impulsului în trei direcții spațiale), sau altceva trebuie să existe un număr cuantic mai mare, luând doar două valori. De unde vine acest număr?
Se spune că o dată, Wolfgang Pauli, care a fost foarte intrigat de această problemă și continuu meditat peste ea, a fost oprit pe străzile din Copenhaga, în cazul în care astfel de lucruri se întâmplă, o femeie în vârstă care a fost lovit de o expresie tristă pe fața lui. Când a fost întrebat despre Pauli din cauza durerii sale, el doar a dat din cap, ridică din umeri și murmură: „Doamnă, eu nu pot înțelege efectul Zeeman anomal“.
În cele din urmă, acest fenomen a fost explicat de Goudsmit și Uhlenbeck, care au avansat una dintre cele mai importante ipoteze din acei ani. Ei au sugerat că electronul posedă, în plus față de încărcare și masă, o altă proprietate pe care o numesc spin. Fiecare electronului, în opinia lor, au un spin, sau un moment unghiular intrinsec, la fel ca și Pământul, în afară de momentul cinetic asociat cu o mișcare în orbita sa în jurul soarelui, are momentul cinetic, datorită rotației sale în jurul propriei sale axe. Cu toate acestea, originea impulsului angular propriu al Pământului se explică prin rotația materiei distribuite în sferă. În cazul unui electron, originea propriului moment unghiular nu este atât de ușor de explicat. Pauli, de exemplu, a crezut că introducerea ideii de spin se datorează pur și simplu asociației atașiste a conceptului clasic cu un obiect pur quantum.
Dacă, totuși, suntem de acord cu faptul că fiecare electron are o rotație care corespunde unui număr azimutal intern
(Numere cuantice corespunzătoare interne sau de spin, un moment unghiular, poate lua valori întregi pe jumătate față de numărul corespunzător timpului extern), numărul de proiecții pe direcția preferată de spin în spațiu este egal cu doi:
care explică dublarea necesară a liniilor spectrale (figura 161). Mai mult, dacă relaționăm momentul magnetic la spin (putem reprezenta magnetul format de curentul care apare atunci când
ipotetic de rotație a electronului),
atunci când câmpul magnetic este pornit, nivelurile de energie corespunzătoare celor două direcții de rotație sunt divergente
Deși a fost dificil de a explica originea spinul electronului, și a fost ceva timp înainte ca acestea să cadă de acord asupra unei proprietăți interne cu alte stadiul anterior al tehnicii, curând a devenit clar că o Goudsmit și Uhlenbeck presupunere prelungită explică foarte bine structura observată a liniilor spectrale.
FIG. 161. Momentul angular de rotație are două proeminențe într-o anumită direcție spațială; componentele corespunzătoare ale momentului unghiular sunt
Pentru că, în absența unui energie câmp magnetic exterior al sistemului este independent de direcția de rotire, Dublează niveluri (două niveluri degenerate) asociate cu proprietatea privată, și de spin cu simetria externă - simetrie în raport cu rotații în jurul centrului.
Și, așa cum vom vedea în curând, dublarea nivelurilor asociate cu rotația electronilor joacă un rol major în construirea sistemului periodic de elemente,