电子自旋的发现——11月20日科学史上的今天

2018-11-27作者:科学π工作室 编著编辑:书问阅读



电子是人类发现比较早的基本粒子,人们常把它想象为一个带电的小球,由于还在不断地“旋转”着,除了电性外,它还具有磁性和波动性。


发现电子特性的一个重要的途径,就是对原子特征谱线的研究。电子的旋转特性就是通过谱线发现的。


1925年荷兰物理学家塞缪尔·古兹密特和丹麦的博士后研究生乔治·乌伦贝克共同提出,电子具有旋转的性质,并首先把它称为电子的“自旋”。结合反常塞曼效应,他们做了理论计算,于1925年11月20日写成论文,准备投寄到德国《自然》杂志上发表。与此同时,他们还把这篇论文提交给洛伦兹过目。然而不久,洛伦兹却告诉他们这是不可能的,因为有明显的缺陷将导致电子表面旋转的线速度超过光速。听了专家的话,他们怔住了,准备撤回这篇稿件,但此时,他们的导师埃伦费斯特已经在此之前把论文寄出去了。埃伦费斯特安慰他们说:“没有关系,年轻人出点错是难免的。”的确,当时两个人的年龄都不大,乌伦贝克25岁,古兹密特才23岁。


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“电子自旋”的概念一经提出震动了物理学界。如果电子具有自旋,不少人的研究结果将要重新改写。谈到电子自旋时,玻尔认为这是一个“巨大的变革”,是一个具有“飞跃性”的思想。


“电子自旋”发表一年以后,物理界普遍接受了古兹密特与乌伦贝克的想法,作为21世纪的一个“种子思想”,电子自旋已经成为全新的量子概念,而自旋电子学,又称为磁电子学,已经作为一门磁学与微电子学的交叉学科而迅猛地发展起来。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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