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1700966751 获得这些精确数据后,巴奈特摒弃了亚伯拉罕电子模型观点,转向了一个大相径庭的,后来引起激烈辩论的物理学领域。1924年末,巴奈特在信件中称,理论阐释“并不清晰,无法(对旋磁比)进行肯定的预测”,但“毋庸置疑的是”它们同反常塞曼效应是“紧密相关的”。在20世纪20年代初,阿尔弗雷德·兰德(Alfred Landé)在他的理论论文中曾将这一效应同旋磁现象联系起来。[21]巴奈特在发表时覆盖的范围更加广阔:
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1700966753 毋庸置疑,我们发现的现象与塞曼效应具有密切的联系,我们认为在旋转引起的转矩作用下,磁子可能在进行等速进动……索末菲和德拜通过空间量子化观点(在磁学领域内,现在由泡利、索末菲、爱泼斯坦、盖拉赫及斯特恩-盖拉赫的研究加以支持)对反常塞曼效应进行了部分解释,正如兰德所说,这一效应很可能同我们发现的反常现象具有关联。索末菲和兰德试图通过一种方法来解释这一反常情况,该方法似乎是将我们研究的s态原子等同于磁子,并将m/e所得的g值2归因于此。该g值与我们的实验给出的g值大致相等。[22]
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1700966755 巴奈特再次对其实验的理论分析进行了更改。此时,巴奈特认为他的效应不仅与爱因斯坦-德哈斯效应一致,也与多种光谱学效应和近期发现的空间量子化现象具有一致性。空间量子化理论认为,磁场中原子的磁矩在空间中的可能方向貌似是确定的。不久之后,塞缪尔·古德施密特(Samuel Goudsmit)和乔治·乌伦贝克(George Uhlenbeck)将两种效应的来源解释为完全非定理性概念——电子自旋。
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1700966757 巴奈特轻易地将其实验混同于新型理论系统,这与此原则是相互抵触的:理论的改变会从根本上改变实验实践。实际上,1925年合适的量子模型相关理论经历了剧变时,g值的量化实验测定也进入了精密改进的时期。英国的两位物理学家A.P.恰托克(Chattock)和L.F.贝茨对斯图尔特的实验进行了改进,获得了1.97的g值,该值被W.沙克史密斯(Sucksmith)和贝茨改进为1.99±0.024。[23]在1931年,巴奈特也通过研究爱因斯坦-德哈斯效应获得了g值1.929±0.006。[24]之后又相继进行了旋磁实验的其他变体实验,尤其针对顺磁物质进行,但其中最为精确的应该还属就职于通用汽车公司研究实验室的G.G.斯科特(Scott)的实验(见扉页说明)。斯科特宣称的最精确g值为1.919±0.002。[25]当时人们已经了解到,自旋轨道和绕轨的概念深刻依赖于特定物质的性质,因此由复合原子中测出的g因子对物理学基础重要性的表现作用是微乎其微的。在封闭状态下(与原子核无关)测出的电子和μ介子的g因子值是整个科学领域中著名的数值之一,代表了量子场论的一个关键性试验。
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1700966759 [1] Stewart,“Momentum,”Phys.Rev.11(1918):100-120.
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1700966761 [2] 斯图尔特独自发现铁和镍的旋磁比。镍的精确度较低(g=2.1±0.5),斯图尔特认为原因在于镍的磁力相对小,抗磁力较强,导致了干扰程度较大。参见Stewoort,“Momentum,”Phys.Rev.11(1918):116.
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1700966763 [3] 参见Stewart,“Momentum,”Phys.Rev.11(1918):120.斯图尔特指的是“角动量”。因为如果等于角速度,g因子就不可能是2。感谢E.M.珀塞尔教授的观察结果。
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1700966765 [4] 贝克的早期著作中有非常完整的解释,参见Beck,Peltier-Effect(1910).
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1700966767 [5] Beck,“Nachweis,”Ann.Phys.60(1919):113.
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1700966769 [6] 参见Beck,“Nachweis,”Ann.Phys.60(1919):144.贝克区分了两个他检验过的物质的数值:铁的g=1.9(爱因斯坦和德哈斯仅研究了铁),镍的g=1.8。
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1700966771 [7] Einstein to de Haas,9 September 1919,EdH.
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1700966773 [8] Arvidsson,“Untersuchung,”Physikalische Zeitschrift 21(1920):88-91.
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1700966777 [10] Richardson et al.,“Discussion”(follows de Haas’s contribution),in Atomes(1923),216-222.
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1700966779 [11] De Haas,“Note,”in Atomes(1923),226-227.
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1700966781 [12] 1922年3月召开的会议的记录在科尔斯顿和特里德的版本中得以重新整理,参见Einstein in Berlin(1979).2:161.
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1700966783 [13] S.J.Barnett,“Further Experiments,”J.Washington Acad.Sci.11(1921):163.
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1700966785 [14] S.J.Barnett,“Further Experiments,”J.Washington Acad.Sci.11(1921):163.
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1700966787 [15] S.J.Barnett and L.J.H.Barnett,“Additional Experiments,”Phys.Rev.17(1921):404-405.
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1700966789 [16] S.J.Barnett,“Angular Momentum,”Bull.Natl.Res.Council,vol.3,part 3(1922):248.
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1700966791 [17] Bauer to Merriam,28 November 1922,BP;Bauer to Merriam,3 December 1922,BP.
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1700966793 [18] Fleming to Bauer,28 November 1922,BP.
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1700966795 [19] Fleming to Bauer,27 November 1922,BP.
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1700966797 [20] S.J.Barnett and L.J.H.Barnett,“New Researches,”Proc.Am.Acad.Arts Sci.60(1925):126-216 on 215.
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1700966799 [21] Barnett to Silbert,17 October 1924,BP.Landé,“Anomalen Zeemaneffekt I,”Z.Phys.5(1921):231-241;Landé’“Anomalen Zeemaneffekt II,”Z.Phys.7(1921):398-405;Landé’,“Anomalen,”Z.Phys.11(1922):353-363.1921年之前兰德的光谱学工作参见Forman,thesis,and Forman,“Landé,”Hist.Stud.Phys.Sci.,2(1970):153-261。
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