La fisica dei corpuscoli/Capitolo 10/6

by Giuseppe Gianfranceschi

Capitolo 10 - Il magnetone

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Giuseppe Gianfranceschi - La Fisica dei Corpuscoli (1920)

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6. — Il magnetone. — Il magnetone di Weiss¹ corrisponde al magnete elementare di Ritz. L’idea del magnetone è sorta così. Le sostanze, secondo la teoria ormai più approvata, sono spontaneamente tutte magnetiche. Ma la magnetizzazione propria non si manifesta, eccetto casi speciali, se non quando agisce un campo esterno. Ciò si comprende perchè senza questa azione i singoli magneti, siano pure atomi o molecole, sono orientati indifferentemente in tutti i sensi e le azioni che compensano. Ma se interviene un campo esterno i piccoli magneti prendono la stessa orientazione e le azioni si sommano. In questo caso il momento di ciascun magnetino, ossia il prodotto dell’intensità di un polo per la distanza fra i due poli, si può determinare dividendo il momento di tutta la massa per il numero dei magnetini.

Weiss e Kamerlingh Onnes² poterono determinare fino dal 1905 il momento dell’atomogrammo del ferro e del nichel, operando a temperature molto vicine allo zero assoluto, perchè soltanto in quelle condizioni si può ottenere che l’energia cinetica delle molecole non si opponga alla completa orientazione di esse. Questa perfetta orientazione è necessaria perchè soltanto quando tutti i magneti sono paralleli il momento di tutta la massa è eguale alla somma scalare dei momenti elementari: in caso diverso la somma si dovrebbe fare col metodo vettoriale come per le forze. Il Weiss studiando sui risultati ottenuti trovò che i valori ricavati per l’atomogrammo di ferro e quello di nichel si potevano esprimere come multipli di uno stesso numero. Questo numero poteva essere una costante per tutti i corpi, sicchè il momento grammoatomico di qualunque sostanza sarebbe un multiplo di quel momento. Se dall’atomogrammo si passa all’atomo, dividendo per il numero N di Avogadro, la grandezza che si ottiene sarebbe il momento del magnete elementare costitutivo degli atomi.

A questo momento è stato dato il nome di magnetone. Il suo valore ricavato dal momento molecolare del ferro e del nichel è di

229)	$16.4\,\times \,10^{-22}$ .

L’atomo di ferro contiene 11 magnetoni, quello di nichel ne contiene 3.

Esperienze ulteriori fatte per determinare il momento atomico di altri elementi sembrano aver confermato che tali momenti sono multipli del magnetone.

I magneti elementari che costituiscono l’atomo di Ritz sono quelli il cui momento è un magnetone.

Dalle costanti che compariscono nelle leggi di Balmer e di Rydberg si deduce che il campo prodotto da un polo di magnete elementare misurato ad una distanza eguale alla lunghezza del magnete stesso deve essere

${\frac {\mu }{\varepsilon ^{2}}}\,=\,1,168\,\times \,10^{9}$

in cui $\mu$ è la massa magnetica del polo, ed $\varepsilon$ la lunghezza del magnete. Se il magnetone corrisponde al magnete di Ritz il momento di questo deve essere il valore calcolato dal Weiss. Deve dunque essere

$\mu \varepsilon \,=\,16,4\,=\,10^{-22}$ .

Se ne deduce che la lunghezza $\varepsilon$ del magnete elementare di Ritz deve essere

230)	$\varepsilon =1,12\,\times \,10^{-10}$ cm.

Se si confronta questo valore con le dimensioni dell’elettrone che sono dell’ordine di $10^{-13}$ si vede come l’elemento di Ritz è molto più grande; e se si paragona alle dimensioni dell’atomo si verifica che possono esistere nell’atomo un numero ancora molto grande di magneti elementari allineati e congiunti polo a come come richiede la ipotesi di Ritz.

Come osservò il Poincaré il magnete elementare del Ritz, o, se così vogliamo chiamarlo, il magnetone, è in sostanza un vortice prodotto da elettroni rotanti. Il modello spiega molto bene l’emissione di linee a serie. Non mancano però obbiezioni molto forti a questo modello di atomo come è stato mostrato dal Voigt.

Note

1. Cfr. P. Weiss, in Les idée modernes etc., pag. 332 e segg.
2. Journ. de. Phys. 4^a, t. IX, p. 555 (1910).