Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
до-/' и мы получаем тот же набор состоянии, что и для одного электрона.
Следовательно, число состояний при одном недостающем электроне в
замкнутой оболочке равно числу состояний единственного валентного
электрона в атоме щелочного металла при заданном значении п\ полный
момент J в обоих случаях пробегает один и тот же набор значений. Все эти
выводы подтверждены экспериментом.
В общем случае число состояний на замкнутой оболочке, из которой нехваиет
q электронов, равно числу состояний набора из q электронов, у которых п
одинаково.
Паули приводит еще несколько примеров применения принципа запрета; опыт
всегда подтверждал его выводы.
В конце статьи Паули выражает надежду, что лучшее понимание квантовой
механики позволит вывести принцип запрета из более фундаментальных
гипотез. До некоторой степени эта надежда оправдалась. Действительно,
принцип запрета можно вывести из более общего принципа антисимметрии,
который, как показал сам Паули, тесно связан с тем, что спин электрона
является полуцелым, и с требованием релятивистской инвариантности (см. §
15).
§ 4. ВРАЩАЮЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОН
W. Heisenberg, Zur Quantentheorie der M ultiplett-struktur und der
anomalen Zeemaneffekte (В. Гейзенберг, К квантовой теории мультиплетной
структуры и аномального эффекта Зеемана), Zs. f. Phys.,
32 841 (поступило в редакцию в апреле 1925 г.).
G. Е. Uhlenbeck, S. Goudsmit, Er-,etzung der Hypothese vom
unmechanischen Zwang durch eine Forderung beznglich des inneren
Verhaltens fedes einzelnen Elektrons (Г. Уленбек, С. Г а у д-с м и т,
Замена гипотезы о немеханическом натяжении предположением о внутреннем
состоянии отдельного электрона), Naturwiss., 13, 953 (поступило в
редакцию в октябре 1925 г.).
G. Е. Uhlenbeck, S. Goudsmit, Spinning Electrons and the Structure of
Spectra (Г. У л e н-б о к, С. Г а у д с м и т, Вращающиеся электроны и
строение спектров), Nature, 117, 264 (написано в декабре 1925 г.).
Принцип запрета и епин
243
L. НЧ Thomas, The Motion of the Spinning Electron (JI. Томас, Движение
вращающегося электрона), Nature, 117, 514 (написано в феврале 1926 г.).
L. Н. Thomas, The Kinematics of an Electron with an Axis (JI. Томас,
Кинематика электрона с осью), Phil. Mag., 17, 3, 1 (опубликовано в январе
1927 г.)
R. de L. Kronig, Spinning Electrons and the Structure of Spectra (P.
Крониг, Вращающийся электрон и строение спектров), Nature, 117, 550
(опубликовано в апреле 1925 г.).
G. Е. Uhlenbeck, Oude еп nieuwe vragen der natuurkunde, Amsterdam,
1955 (Г. У л e н б e к,
Старые и новые вопросы естествознания), речь, произнесенная в апреле 1955
г.
Помимо перечисленных опубликованных работ, с любезного разрешения
адресатов и отправителей были использованы следующие письма:
От Гейзенберга Гаудсмиту от 21 ноября и 9 декабря 1925 г.и 19 февраля
1926 г.
От Гейзенберга Паули от 24 ноября и 24 декабря 1925 г.
От Паули Бору от 5 и 26 февраля и 5 и 12 марта 1925 г.
0т Бора Кронигу от 26 марта 1926 г.
От Кронига Ван дер Вардену от 22 июня 1959 г.
От Гейзенберга Ван дер Вардену от 23 июня 1959 г.
От Уленбека Ван дер Вардену от 7 июля 1959 г.
От Гаудсмита Ван дер Вардену от 14 июля 1959 г.
От Бора Ван дер Вардену, июль 1959 г.
Мы обратимся теперь к вопросу, поднятому в конце § 2. Почему Паули не
приписал электрону момент количества движения ms= Ч: J/2 и магнитный
момент 2т3?
Опубликованные работы Паули не дали ответа на этот вопрос. В Нобелевской
лекции ой утверждает, что к идее врашающегося электрона его склонил
выполненный Томасом расчет дублетного расщепления. Утверждение Паули
поставило меня в тупик и я решил написать ряду лиц, которые обсуждали с
ним эти проблемы. Из ответов я выяснил, что о гипотезе вращающегося
электрона Паули и Гейзенберг узнали от Кронига в начале 1925 г. и от
Уленбека и Гаудсмита в октябре того же года. Сначала они и Нильс Бор
отвергли эту гипотезу, но впоследствии согласились с ней - Бор и
Гейзенберг в декабре 1925 г., а Паули - в марте 1926 г. Передо мной
возник, таким образом, более широкий вопрос, по какой причине Паули,
Гейзенберг и Бор отвергли гипотезу о спине в 1925 г. и почему
впоследствии они изменили свое мнение?
16*
244
В. Ван дер Варден
После длительной переписки и ряда бесед я получил почти исчерпывающие
ответы на все вопросы. Я узнал, что выражение для расщепления дублета,
найденное Кронигом в феврале 1925 г. и переданное через Гейзенберга
Уленбеку, Гаудсмиту, Эйнштейну и Бору, было исправлено Томасом и сыграло
решающую роль в дискуссии. Чтобы объяснить, в чем было дело, мне
придется*рассказать всю историю с самого начала. Я изложу сначала факты,
которые я узнал из перечисленных писем и статей, и добавлю затем
некоторые замечания. Частично эта история изложена в статье Кронига
^Переломные годы", помещенной в настоящем томе. Мы пытались по
возможности избежать повторений, но некоторые существенные вопросы
пришлось затронуть в обеих статьях.
Гипотезу об электроне, вращающемся вокруг своей оси, впервые предложил А.
