アルバート・アインシュタインは理論物理学者として有名ですが、彼は重要な実験も行っています。これは、1915 年にオランダの物理学者ワンダー・デ・ハースとともに行ったアインシュタイン・デ・ハースの実験です。この研究は、鉄などの強磁性体の磁化が電子の角運動量に関係していることを示しました。

現在、アインシュタインとデ・ハースが使用した装置の一部が、フランス最古の科学博物館の一つであるリヨン近郊のアンペール博物館で放置されているのが発見された。この発見は、クロード・ベルナール・リヨン第1大学のアルフォンソ・サン・ミゲルと、同博物館の学芸員であるベルナール・パランドレによって行われた。彼らは、物品の出所はヘールトルイダ・デ・ハース・ローレンツに関連する文書によって証明できると述べている。彼女は物理学者であり、デ・ハースの妻でした。サンミゲルさんとパランドレさんは、彼女が1950年代にこの機器を博物館に寄贈したと語った。

アインシュタイン・デ・ハースの実験では、対称軸の周りを回転できるように糸で吊り下げられた強磁性体の円柱が使用されます。円柱の上部には鏡が設置されており、光線をスクリーン上に反射させることで円柱の回転を測定できます (図を参照)。

不思議な回転

シリンダーはソレノイドの中心に配置されています。ソレノイドに電流が流れると、シリンダーを磁化する磁場が発生し、シリンダーが棒磁石になります。これにより、シリンダーがわずかに回転し、光ビームの偏向で観察されます。次に磁場が逆転すると、シリンダーは反対方向に回転します。

この回転は、古典的な電磁理論では予測できません。実験の円筒対称性により、磁場が強磁性体にトルクを及ぼす方法が存在しないからです。

むしろ、観察された回転は、磁性は強磁性体の内部を円を描くように流れる荷電電流によって生成されるという考えを裏付けています。この考えは、フランスの物理学者アンドレ・マリー・アンペールによってほぼ 1 世紀前に初めて提唱されました。

磁気モーメントだけでなく、これらの周回電子には角運動量もあります。円柱の磁化には、これらの磁気モーメントの整列が含まれます。これにより、磁場が印加されたときに電子の角運動量の方向が変化します。角運動量は保存される必要があるため、円柱はこの変化に応じて回転します。

現在、電子には軌道角運動量だけでなく固有角運動量 (スピン) があることがわかっています。アインシュタイン – デ ハースの実験は、これらの両方が材料の磁化にどのように寄与するかを研究するために使用できます。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/einsteins-only-experiment-is-found-in-french-museum/