Albert Einstein ist als theoretischer Physiker berühmt, führte aber auch ein bedeutendes Experiment durch. Dies war das Einstein-de-Haas-Experiment, das er 1915 mit dem niederländischen Physiker Wander de Haas durchführte. Diese Arbeit zeigte, dass die Magnetisierung ferromagnetischer Materialien wie Eisen mit dem Drehimpuls der Elektronen zusammenhängt.
Jetzt wurden einige der von Einstein und de Haas verwendeten Geräte im Ampère-Museum in der Nähe von Lyon gefunden, einem der ältesten Wissenschaftsmuseen Frankreichs. Die Entdeckung wurde von Alfonso San Miguel von der Universität Claude Bernard Lyon 1 und Bernard Pallandre, dem Kurator des Museums, gemacht. Sie sagen, dass die Herkunft der Objekte durch Dokumente im Zusammenhang mit Geertruida de Haas-Lorentz überprüft werden kann. Sie war Physikerin und die Frau von de Haas. San Miguel und Pallandre sagen, dass sie die Ausrüstung in den 1950er Jahren dem Museum gespendet habe.
Beim Einstein-de-Haas-Experiment handelt es sich um einen Zylinder aus ferromagnetischem Material, der an einem Faden aufgehängt ist, sodass er sich um seine Symmetrieachse drehen kann. Oben auf dem Zylinder befindet sich ein Spiegel, sodass die Drehung des Zylinders gemessen werden kann, indem ein Lichtstrahl auf einen Bildschirm reflektiert wird (siehe Abbildung).
Kuriose Rotation
Der Zylinder wird in der Mitte eines Magnetventils platziert. Wenn ein elektrischer Strom durch den Magneten geleitet wird, erzeugt er ein Magnetfeld, das den Zylinder magnetisiert – wodurch er zu einem Stabmagneten wird. Dies führt dazu, dass sich der Zylinder leicht dreht, was sich in der Ablenkung des Lichtstrahls bemerkbar macht. Wird das Magnetfeld dann umgekehrt, dreht sich der Zylinder in die entgegengesetzte Richtung.
Diese Rotation wird von der klassischen elektromagnetischen Theorie nicht vorhergesagt, da die Zylindersymmetrie des Experiments dem Magnetfeld keine Möglichkeit bietet, ein Drehmoment auf den Ferromagneten auszuüben.
Stattdessen stützt die beobachtete Rotation die Idee, dass Magnetismus durch geladene Ströme erzeugt wird, die in einem ferromagnetischen Material kreisförmig fließen – eine Idee, die erstmals fast ein Jahrhundert zuvor vom französischen Physiker André-Marie Ampère vertreten wurde.
Neben magnetischen Momenten besitzen diese umlaufenden Elektronen auch einen Drehimpuls. Die Magnetisierung des Zylinders beinhaltet die Ausrichtung dieser magnetischen Momente. Dadurch kommt es bei Anlegen des Magnetfeldes zu Richtungsänderungen der Drehimpulse der Elektronen. Da der Drehimpuls erhalten bleiben muss, dreht sich der Zylinder als Reaktion auf diese Änderung.
Wir wissen jetzt, dass Elektronen sowohl einen Eigendrehimpuls (Spin) als auch einen Bahndrehimpuls haben. Mit dem Einstein-de-Haas-Experiment kann untersucht werden, wie beides zur Magnetisierung eines Materials beiträgt.
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- Quelle: https://physicsworld.com/a/einsteins-only-experiment-is-found-in-french-museum/
