Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
эффективного ядерного заряда, тогда как в действительности была
обнаружена пропорциональность четвертой степени. Экспериментальная
пропорциональность четвертой степени заряда создавала затруднения и в
случае так называемых релятивистских рентгеновских дублетов. Однако
теперь, когда электрону наряду с собственным моментом количества движения
s~ !4 приписывался собственный момент, равный одному магнетону Бора,
электрон, движущийся вокруг ядра (экранированного), испытывал не только
электростатическое притяжение, но и магнитное взаимодействие.
Действительно, при переходе от системы отсчета, в которой покоится ядро,
к системе, движущейся со скоростью электрона V, в результате
преобразования Лоренца из радиального электрического поля Е ядра
(экранированного) возникает магнитное поле
тт Е X v
/1 =-------ГГ '
(с2 - V2) I2
перпендикулярное плоскости орбиты в системе отсчета, связанной с
электроном.
Учитывая взаимодействие этого магнитного поля с собственным магнитным
моментом электрона Ъ (равным одному магнетону Бора) с энергией Т ЪН (в
зависимости от ориентации момента - параллельной или антипараллельной Н)
и рассматривая это взаимодействие как малое возмущение, можно было
получить формулу для дублетного расщепления в зависимости от заряда
32
Р. Крон иг
ядра, полностью согласующуюся с экспериментальными данными Ланде.
При этом, конечно, необходимо было требовать, чтобы эта интерпретация не
противоречила экспериментальным данным по тонкой структуре
водородоподобных спектров, которые, казалось, до конца объяснялись
теорией Зоммерфельда. Высказывалась надежда, что релятивистская прецессия
орбиты в ее плоскости и взаимодействие собственного магнитного момента
электрона с орбитальным движением должны взаимно скомпен-сироваться таким
образом, чтобы уровни с разными /, но с одинаковым / совпадали, давая
такое же число и расположение уровней энергии, какое предсказывалось
первоначальной теорией Зоммерфельда. Такая надежда подкреплялась тем
обстоятельством, что оба эффекта оказались пропорциональными четвертой
степени атомного номера; однако при ближайшем рассмотрении оказалось, что
новое взаимодействие вдвое превышало взаимодействие, необходимое для
компенсации, о чем дальше еще будет сказано. Когда я сообщил свои выводы
Ланде, он ответил, что я обязательно должен рассказать о них Паули, как
только он приедет.
На следующий день мы пошли на вокзал встречать Паули. Почему-то я
представлял себе его намного старше и с бородой. Он был совсем не похож
на созданный моим воображением образ, но я сразу почувствовал силу,
исходящую от него; это привлекало и в то же время волновало. Скоро
началась дискуссия в институте Ланде, и я получил возможность изложить
свои мысли. Паули заметил: "Это очень остроумная выдумка", но не поверил
в ее реальность. Затем началось обсуждение спектра свинца, причем в ходе
беседы подтвердились выводы работы Паули. Эта работа появилась через
несколько месяцев в печати 167] с некоторыми уточнениями, но существо ее
совпадало с содержанием показанного мне письма.
Из Тюбингена я поехал ненадолго в Гёттинген, другой центр атомных
исследований. Кафедры теоретической и экспериментальной физики
возглавляли там Борн и Франк, объединившие вокруг себя rpyirny молодых
исследователей. Одной из задач, которыми они тогда занимались, было
вычисление энергетических уровней нейтрального атома гелия. Пользуясь
методами теории возмущений, Борн и Гейзенберг [13] получали результаты,
совершенно противоречившие эксперименту; с каждым днем все сильнее росло
убеждение, что существовавшие тогда методы квантования нуждаются в
пересмотре. Из Гёттингена
Переломные годы
33
я направился в Берлин, где посетил Гротриана, чья книга о спектрах
элементов с одним, двумя и тремя валентными электронами в то время была
библией всех спектроскопистов, а затем поехал в Копенгаген.
В институте Бора происходили новые и захватывающие события. За год до
этого (1924 г.) Бор, Крамере и Слетер [11] опубликовали статью, в которой
рассматривалась радикальная возможность того, что в элементарных
процессах испускания и поглощения излучения энергия и импульс сохраняются
только статистически. Это экстремистское мнение вызывало, естественно,
большие споры, которые затихли только после того, как Гейгер и Боте
экспериментально доказали, что природа не использует эту возможность.
Более важную роль на этом длинном пути сыграла формула для дипольного
момента атомных систем, индуцированного излучением, которая была получена
Крамерсом и Гейзенбергом в 1925 г. [47], продолжавшими старые работы
Ладенбурга [55] и Ладенбурга и Рейхе [56]. Эта формула выходила за рамки
качественных следствий принципа соответствия и в действительности
представляла результат, который получается из квантовой механики в ее
современной форме. Кроме значений энергии стационарных состояний, в эту
формулу входили значения амплитуд электрического момента, соответствующих
