“如果认为电子具有自旋,那么,我想,就能很轻松地解释光谱的精细结构,以及反常塞曼效应。”
塞曼效应,是指原子光谱在磁场中一分为三的一种现象,是1896年由荷兰阿姆斯特丹大学的彼得·塞曼在实验中偶然发现的。
塞曼把这个现象报告给了自己的老师洛伦兹,后者用理论很好地对这个现象做出了解释。
于是两人在1902年,共同获得了当年的诺贝尔物理学奖。
但是在塞曼发现这个以他名字命名的效应的一年之后,又有实验物理学家们发现,有时候,谱线并不会一分为三而是变为多条,谱线之间的间隔也不尽相同。
所以后来人们把谱线一分为三的现象叫做正常塞曼效应,而其他情况则被称为反常塞曼效应。
此时正坐在台下C位,被卢瑟福和居里夫人夹在中间的洛伦兹,对陈慕武在话语中提到的反常塞曼效应很感兴趣。
因为他当年的理论只能解释正常的那一半,而对另一半反常效应却无能为力。
这一现象的理论解释,则是已经足足困扰了当今物理学家们二十多年。
因此洛伦兹虽然已经退休,但他的注意力还是被陈慕武所吸引,思维也是跟着他的演讲仔细思考起来。
甚至听到兴起时,他还举手提问道:“陈,你说电子的自转,哦不,自旋,所以才能因此产生磁矩,对吗?”
“是这样的,洛伦兹教授,这也就是为什么,一条光谱会在磁场中分裂为多条。”
“那么这个自旋的具体数值是多少,是二分之一吗?”
“没错,我想电子的自旋角动量,正应该是正负二分之一约化普朗克常数,前面的正负关系,满足右手定则。”
洛伦兹之所以知道这个数值是二分之一,因为早在1921年,来自德国图宾根大学的阿尔弗雷德·朗德教授在研究反常塞曼效应时,认为描述电子状态的磁量子数m不应该取整数,而应该在整数后面加上一个二分之一。
但这个二分之一究竟是什么,就没人能说得清了。
现在陈慕武一提到电子还有自旋,那么自旋同样能产生磁矩,洛伦兹自然就联想到了那个让人纠结的二分之一。
台下的洛伦兹稍微沉吟了一会儿,他开始在心中进行起了一个定性半定量的计算,偶尔还拿起笔来,在纸上写写画画。
半晌之后,洛伦兹才开口说道:“陈,我想你这次可能在这个问题上,犯了一个大的错误。”
“请教授您指教。”
听到自己提出来的自旋被洛伦兹给否定,陈慕武不但不惊讶,反而仍是信心十足。
他甚至都知道,洛伦兹接下去要说些什么。
“你说电子的自旋角动量是普朗克常量,那么也就是10数量级,自旋角动量又是电子质量、速度和半径的乘积,电子质量是10数量级,而电子的半径是10数量级。
“这样算下来,这个电子‘赤道’,既然伱说电子像是地球那样自转,那我就姑且认为它同样有赤道,这个赤道上的线速度,就应该是10=10数量级,这个速度已经是比10数量级的光速大了几百倍。
“但是,按照爱因斯坦的相对论理论,世界上没有速度可以超过光速,所以按照你给出的数据,我们得到了一个错误的答案。
“这也就说明,事情的真相只可能有两种情况,一是电子并没有自旋,二是即使有自旋,他的数值也不会是你给出来的这个,而是应该比它小上很多才对。”
“但我个人还是倾向于第一种,也就是说电子并不存在自旋这回事。”
洛伦兹一番话说完,场下的观众都跟着点了点头,表现出一副大佬儿说的话很有道理的意思。
金无足赤,人无完人,陈慕武震惊物理学界了这么久,也总该有一次犯错误的时候了吧?
只有卢瑟福稍微皱了皱眉头。
因为一年多的时间相处下来,特别是最近,陈慕武还亲自设计实验,证明了那个他原本以为是异想天开的电子波动理论。
这让卢瑟福在心中已经有些默认,不管陈慕武提出什么理论,基本上都是准确无误的,他就是有这样天才般的敏锐的物理学直觉。
而且,刚刚陈慕武在引出电子具有自旋这一属性的时候,还列举出了自己过去提出来的原子太阳系模型。
听到这段话时,卢瑟福还有些洋洋自得,看来自己这个已经玻尔改进的模型,也并不是一无是处。
但洛伦兹的一番话,就否定了陈慕武的自旋假说,一荣俱荣,一损俱损,他老卢脸上也有些挂不住。