Sumário
91 / 216
Salvando leitura…
Capítulo 11 · A bússola partida

O forno de prata

Spin e o feixe que escolheu apenas duas direções

A porta do mapa abriu-se para um forno. De uma pequena abertura escapava vapor de prata, mas os átomos não se espalhavam livremente pela sala. Fendas estreitas colimavam o fluxo até formar um feixe em alto vácuo. Lia viu uma linha de matéria neutra atravessar o aparelho sem o empurrão elétrico que desviaria partículas carregadas.

O Arquivo reconstruía o experimento de Otto Stern e Walther Gerlach a partir dos registros de 1922 e do relato posterior de Stern. A cena preservava o aparato e a cronologia publicados; não inventava diálogos ou pensamentos privados. O objetivo histórico era testar a chamada quantização espacial de momentos magnéticos atômicos.

No centro havia um ímã com polos assimétricos. Um campo uniforme poderia exercer torque sobre um pequeno ímã, mas não separaria um feixe segundo sua orientação com a mesma eficiência. O gradiente fazia a diferença: um momento magnético com componente μz sentia aproximadamente uma força Fz=μz∂B/∂z.

Tomás seguiu um átomo. Quanto maior a componente do momento magnético ao longo do gradiente, maior a deflexão vertical acumulada. Velocidade, comprimento da região magnética e geometria do campo também alteravam onde ele chegaria. O anteparo transformava uma propriedade interna numa posição visível.

A prata era uma escolha engenhosa. Seus átomos podiam ser produzidos num forno e detectados como depósito, e carregavam momento magnético. Na descrição moderna, as camadas eletrônicas fechadas cancelam seus momentos e o elétron 5s desemparelhado deixa um momento angular total efetivo de spin um meio no estado fundamental.

Essa explicação moderna ainda não estava disponível quando o feixe cruzou o ímã. Em 1922, spin eletrônico não havia sido proposto. Stern e Gerlach interpretavam o teste dentro da antiga teoria quântica, onde orientações do momento orbital em relação ao campo deveriam assumir valores discretos.

Lia acendeu o forno. O experimento não lançava elétrons nus nem pequenas bússolas prontas. Lançava átomos quentes, distribuídos em velocidades, através de fendas e campos reais. Antes de transformar o resultado em ícone, o Arquivo faria o feixe carregar o peso de sua própria engenharia.

Fontes desta página

  1. Walther Gerlach e Otto Stern (1922). Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld.Zeitschrift für Physik, 9, 349–352. Relata a separação de um feixe de átomos de prata em campo magnético não uniforme como evidência experimental de quantização espacial.
  2. Otto Stern (1946). The Method of Molecular Rays.Nobel Lecture, NobelPrize.org. Relato retrospectivo de Stern sobre o método de feixes moleculares, o aparato com prata e a decisão entre previsões clássica e quantizada.
  3. Wolfgang Pauli (1927). Zur Quantenmechanik des magnetischen Elektrons.Zeitschrift für Physik, 43, 601–623. Formula a mecânica do elétron magnético com duas amplitudes e projeções intrínsecas +ħ/2 e −ħ/2 numa direção escolhida.