Wie haben Stern oder Gerlach vom Stern-Gerlach-Experiment einzelne Silberatome erzeugt? Wie wurden sie beschleunigt?

Die Atomspektroskopie war vor 100 Jahren (1920er) sehr weit fortgeschritten und wir müssen ihre Intelligenz schätzen. Wenn ein Metall wie Silber im Hochvakuum bis zum Sieden erhitzt wird, erhält man nur Silberatome. Genau wie wenn flüssiges Wasser stark erhitzt wird, würde man gasförmige Wassermoleküle erhalten – jedes Molekül ist getrennt.

Stern und Gerlach schreiben in Der experimentelle Nachweis des magnetischen Moments des Silberatoms. (Der experimentelle Nachweis magnetischer Momente von Silberatomen), Zeitschrift für Physik 8.1 (1922): 110-111.

Ein Silberatomstrahl von$1 / 20 \mathrm{~mm}$Durchmesser geht in hohes Vakuum$(10^{-4}$bis$10^{-5} \mathrm{~mm} \mathrm{Hg})$hart an der Kante des schneidenförmigen Polschuhs eines Elektromagneten [Halbringelektromagnet nach du Bois ² ] vorbei. Der Strahl kommt aus einem kleinen$(1 / 2 \mathrm{~cm}^{3}$Inhalt$)$, elektrisch geheizten, stählernen Öfchen durch eine im Deckel befindliche,$1 \mathrm{~mm}^{2}$große, kreisförmige Öffnung. Der Ofen ist von einem wassergekühlten Mantel umgeben. Etwa$1 \mathrm{~cm}$vom Ofenloch entfernt passiert er die erste kreisförmige Blende$(1 / 20 \mathrm{~mm}$Durchmesser$)$in einem Platinblech.$3 \mathrm{~cm}$hinter dieser passiert er eine zweite, ebensolche Blende, die sich am vorderen Ende des Schneidenpols des Elektromagneten befindet.

Ein silberner Atomstrahl von$1 / 20 \mathrm{~mm}$Durchmesser durchläuft im Hochvakuum$(10^{-4}$Zu$10^{-5} \mathrm{~mm} \mathrm{ Hg})$ganz nah am Rand des messerförmigen Polschuhs eines Elektromagneten (Halbring-Elektromagnet nach du Bois). Der Bach kommt aus einem kleinen$(1 / 2 \mathrm{~cm}^{3}$Kapazität$)$, elektrisch beheizter Stahlofen durch a$1 \mathrm{~mm}^{2}$große kreisförmige Öffnung im Deckel. Der Ofen ist von einem wassergekühlten Mantel umgeben.

Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version) mit einigen Änderungen von @Hobbamok (deutscher Muttersprachler).

Zum zweiten Teil der Frage: Sie wurden auf keine andere Weise als durch Erwärmung beschleunigt, sie bildeten einen sogenannten Wärmestrahl. Atome in der Gasphase bewegen sich immer mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit, die durch ihre Temperatur bestimmt wird. Bei höheren Drücken kollidieren die Atome etwa alle 100 Nanometer miteinander, aber im Hochvakuum können sie lange Strecken auf geraden Bahnen zurücklegen. Wenn Sie eine Probe (unter Vakuum) bis zu dem Punkt erhitzen, an dem sie eine beträchtliche Menge Dampf erzeugt, und den Dampf dann durch zwei Schlitze oder Öffnungen (sogenannte Kollimatoren) strömen lassen, um nur die Atome auszuwählen, die in eine bestimmte Richtung gehen, bilden Sie eine (niedriger Intensität) Strahl, wie in dieser Skizze des Geräts gezeigt (mit Cs anstelle von Ag), von hier :

Solange die Abstände nicht zu groß und die Temperatur des Strahls nicht extrem niedrig ist, ist der Einfluss der Schwerkraft auf die Flugbahn des Strahls vernachlässigbar und kann so behandelt werden, als würde er sich in einer geraden Linie bewegen.