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Stern, Otto

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Biografia

Fisico teorico tedesco naturalizzato statunitense (Sohrau, divenuta successivamente Żory, Polonia, 1888-Berkeley 1969). Laureatosi a Breslau nel 1912 in chimica-fisica, fu assistente di A. Einstein a Praga e a Zurigo e, dal 1923, professore e direttore dell'Istituto di chimica-fisica all'Università di Amburgo. Qui creò una scuola di fisica dei raggi molecolari alla quale si formarono studiosi di molti Paesi, tra i quali E. Segrè. L'avvento del nazismo obbligò Stern a emigrare nel 1933 negli USA dove, sino al 1945, fu professore di fisica al Carnegie Institute of Technology a Pittsburg. Al nome di Stern, in collaborazione con W. Gerlach, sono legati la famosa esperienza per dimostrare la quantizzazione spaziale del momento magnetico atomico e gli esperimenti condotti con i fasci molecolari che hanno aperto un nuovo campo di ricerca, a cavallo tra la fisica e la chimica, nello studio degli atomi e delle molecole. Per tali ricerche ottenne nel 1943 il premio Nobel per la fisica.

Esperienza di Stern e Gerlach

Fu realizzata nel 1921 per dimostrare, attraverso la deviazione prodotta sugli atomi di un fascio dall'attraversamento di un campo magnetico non uniforme, la quantizzazione spaziale del momento magnetico e determinare il valore numerico di quest'ultimo. L'interazione del momento magnetico di un atomo con un campo magnetico uniforme costringe il vettore del momento magnetico a effettuare un movimento di precessione attorno alla direzione del campo, ma non modifica la traiettoria del centro di massa dell'atomo. Se il campo è uniforme, invece, l'atomo è sottoposto a una forza nella direzione del campo che produce una deviazione della sua traiettoria, rilevabile mediante l'interposizione di una lastra sensibile sulla traiettoria del fascio in uscita dal campo. Secondo la teoria classica, gli atomi dovrebbero uscire sparpagliati in tutte le direzioni, in quanto i momenti magnetici dovrebbero avere orientamento completamente casuale: in realtà, sulla lastra si osserva sempre una successione di piccole macchie equidistanti e allineate secondo la direzione del campo magnetico. Per esempio, per gli atomi alcalini nello stato fondamentale si osservano sullo schermo due sole macchie; poiché l'unico contributo al momento della quantità di moto meccanico, e con esso al momento magnetico, può provenire solo dall'elettrone nell'ultimo livello energetico occupato, l'esperienza conferma l'esistenza di un momento angolare intrinseco, o spin, associato all'elettrone e quantificato secondo due uniche direzioni spaziali.

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