Магнитомеханические эффекты

Из выражения магнетона Бора видно, что магнитный момент пропорционален механическому моменту электрона, вращающегося по орбите. Обозначая этот последний через I, мы имеем

или, если заряд электрона е измерять в электростатических единицах,

Отсюда вытекает, что изменение механического момента атомов должно сопровождаться изменением их магнитного момента, и наоборот. Эта идея сформулирована еще Максвеллом, который пытался с помощью гироскопа специальной конструкции обнаружить этот эффект. В 1908 г. этот эффект, предсказываемый еще классической теорией прецессии Лармора, пытался обнаружить Ричардсон. Но только после пятилетних попыток в 1914 г. успеха добился Барнетт.

Барнетт показал, что ферромагнитный цилиндрик, вращающийся вокруг своей оси, намагничивается. Знак намагничивания показывает, что оно обусловлено вращающимися электронами. Измеряя магнитный момент и механический момент вращения цилиндра, можно определить отношение ^M/_I. В опытах Барнетта оно оказалось почти вдвое больше ожидаемого теоретического значения ^e/_2mc.

Это расхождение объяснялось в то время необычайными экспериментальными трудностями, при которых невозможно избежать ошибок в оценке измеряемых величин.

В 1915 г. появилась первая из ряда статей А. Эйнштейна и В. де Гааза под заглавием "Экспериментальное обнаружение амперовых молекулярных токов". В опытах Эйнштейна и де Гааза ферромагнитный цилиндрик подвешивался вертикально на тонкой нити внутри соленоида, создающего внешнее магнитное поле. При изменении тока в соленоиде менялось намагничивание цилиндра и, следовательно, магнитный момент электронов. В результате цилиндрик поворачивался. В опыте наблюдались колебания цилиндрика, из которых определяла лось отношение ^M/_I. Это отношение в опытах Эйнштейна и де Гааза с точностью до 10% совпадало с величиной ^e/_2mc, и, таким образом, обнаружилось расхождение между результатами Барнетта и Эйнштейна и де Гааза. Многолетние последующие исследования показали, однако, что в опытах Эйнштейна и де Гааза отношение ^M/_I = ^e/_2mc, т. е. вдвое больше значения, вытекающего из теории Лармора-Бора. И это противоречие пришлось решать новой квантовой теории.