Expérience historique de Stern et Gerlach

En étudiant en 1921 un jet d’atomes d’argent traversant un champ magnétique fortement inhomogène (figure 1), Stern et Gerlach (Gerlach et Stern, 1921) mettent en évidence un résultat expérimental qui contredit la prévision théorique de l’époque : le faisceau, au lieu de s’élargir, se sépare en deux et donne deux taches distinctes d’intensité identique N + et N.

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Figure 1. Schéma de l’expérience de Stern et Gerlach. Des atomes d’argent, contenus dans une enceinte E chauffée à haute température, s’en échappent par un orifice étroit et se propagent ensuite en ligne droite dans le vide poussé qui règne à l’intérieur de l’appareil. Une fente collimatrice T sélectionne ceux de ces atomes dont la vitesse v est parallèle à Oy. Le jet atomique ainsi réalisé traverse l’entrefer d’un électroaimant A1 avant de se condenser sur une plaque P1 (figure 1). Ces atomes d’argent sont neutres et ne subissent donc pas de force de Laplace ; en revanche, ils possèdent un moment magnétique « intrinsèque » (spin). Ces moments magnétiques des atomes d’argent sont, avant la traversée dans l’électroaimant, orientés au hasard de façon isotrope.

Le faisceau, issu de la source (enceinte E et fente collimatrice T), traverse le champ magnétique inhomogène A1, se sépare en deux faisceaux distincts donnant sur la plaque P1 deux taches distinctes d’intensité identique N + et N.

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