他早就知道了实验结果如何,只要真空度足够低,那么穿过金箔的电子,就一定会在照相底片上留下衍射后的同心圆环图样。
这个实验唯一困难的地方就在于,真空泵能提供的真空度确实高,但是其效率实在有些低下,想要把衍射管内的真空度抽到小数点后七位,则至少需要花上四五个小时。
德布罗意目不转睛地盯着桌子上的器材,生怕可能一个不注意,就会影响到最终的结果。
陈慕武却是耐不住性子,他也不想和德布罗意的脑袋挤到一起,盯着泵上的指针,干脆就离开实验室的门,打算去那间平时除了他之外,都不怎么有人去的会议室里清静清静,思考一下等这个实验做完之后,自己下一篇论文里要写点儿什么?
刚走出实验室门外,陈慕武发现隔壁实验室的斯通纳,正站在大门外抽着烟。
他今天才是第一次见到真人,陈慕武本想着打个招呼就走,可没想到斯通纳却从嘴里摘下了烟斗,拦在路中央找他攀谈了起来。
“陈,我去年读过你发表的那篇,把电子当作波来解释玻尔原子模型的论文。
“我现在做的实验,刚好和电子的能级有关系,我用x射线对不同的几个原子都进行了实验,也不知道算不算是发现了一个新的规律。
“你在这方面的理论似乎很高深,可不可以帮我看一看实验结果?”
得,刚觉得电子衍射实验没意思,就又有活儿送上门来。
“好吧,反正我现在也没什么事情.”
陈慕武跟着斯通纳,进入到了隔壁实验室的门里。
斯通纳从桌子上拾起一摞实验数据递给了他。
“陈你看,有关之前里德伯发现的那个整数数列:2,8,18,32……,以及玻尔在它的原子模型中提出来每个整数都对应着电子层最多能容纳的电子数量。
有关这个数列,我似乎找到了一种解决办法。
“按照我最近的实验结果,我考虑的是将每一个电子层都分成几个电子亚层,按照不同的角动量量子数l,每个电子亚层里,最多可容纳2(2l+1)个电子。
“但是现在又有一个问题,就是我通过实验发现,在容纳电子最多时,每个亚层中也只能有(2l+1)个轨道,也就是说,每个轨道上,最多只能有两个电子才对……”
斯通纳的话还没说完,陈慕武的脑子里已经乱成了一团。
泡……泡利不相容原理?!
陈慕武当然知道斯通纳说的到底是什么,他也知道为什么每个轨道上最多只能有两个电子。
不就是电子自旋吗?
电子的自旋只能有正负二分之一两种情况,所以每个轨道上也就最多只能有两个电子。
但他不知道泡利不相容原理是如何被提出来的,更不知道的是,自己眼前的这个斯通纳,以及他现在正在做的这个实验的论文,未来在期刊上发表之后,就是泡利的灵感来源之一。
看着身边的陈慕武愣在一旁,斯通纳也不知道,这位卡文迪许实验室里的天才到底是怎么一回事,难道是今天出门吃错了药吗?
“陈,你怎么了?”
“没,没什么,斯通纳先生,我想你的实验做得很出色,可以再更进一步,多换几种原子试试看,看这个规律,到底是只在稀有气体和碱金属中存在,所有原子都存在的一种普适规律。
“有关你提出来的这个实验现象,我倒是想到了一个好点子,不过现在还没有时间能把他完善,等我做完手头的实验之后,我们再一起探讨这件事情.”
斯通纳在心中感慨,天才不愧就是天才,就在这么短的时间里,他已经想出了如何解释这种现象的一个点子,而自己只会傻乎乎地做实验。
卡皮察和布莱克特他们,就因为抱上陈慕武的大腿,已经成为了卡文迪许实验室里小有成就的那一批人。
现在终于时来运转,轮到自己抱大腿了吗?
“好的,好的!我一定好好做这个实验,争取把最准确的实验数据交给你!”
离开斯通纳的实验室之后,陈慕武也没心思再去会议室里想什么下一篇论文的题目,因为下一篇论文刚刚才被斯通纳亲自送上门来,现在已经是唾手可得了。
他转身又进入了自己那间实验室的门,德布罗意仍然在仪器面前瞪着双眼。
“路易,不要总是这样目不转睛的盯着真空管来看,也请适当地休息一下眼睛。
这个东西结实得很,不会因为你眨了眨眼睛,他就承受不住压力而破碎掉的.”
咔嚓
陈慕武话音刚落,他和德布罗意两个人就同时听到了一声玻璃碎裂的声音,多少有点言出法随的意思。
陈慕武有些无奈,他刚刚只不过是在隔壁的实验室里想到了一个点子,这下子不但抢来了泡利的气运,连他的运气都一并抢过来了吗?
泡利除了曾经提出来过不相容原理,还有一个以他的名字命名的效应,泡利效应。
这个效应虽然和实验有关,但却不是物理实验中得出的一个结论,更像是玄学上的一个观点。
泡利此君可能是八字和实验室相克,每次只要当他出现在实验室里,正在实验室里做实验的那些人,就总会莫名其妙地搞出些意想不到的幺蛾子。
往小了说,可能会是停水、停电、照相底片过度曝光,往大了说,甚至能引起火灾、爆炸等灾害性事件。
他最大的战绩是,曾经到普林斯顿大学访问,普林斯顿大学当天就把校内唯一一台价格昂贵的回旋加速器给烧毁了。
有很多人甚至都开玩笑地在实验室门上贴了个牌子,禁止泡利入内。
听到玻璃破碎的声音,陈慕武和德布罗意急忙上前检查,甚至德布罗意比陈慕武跑得都更快些。
在一处弯曲有些薄弱的地方,衍射管上出现了碎片和裂纹,看来应该就是玻璃在此处的强度有些不够。
陈慕武后悔当初没让人多吹出几个衍射管当做备用,无奈的他,只能再次翻出之前那张标注着具体尺寸的图纸,送到玻璃车间,请工人们帮忙多制作几个出来。
不信邪的陈慕武,趁着工人们吹玻璃的功夫,又跑到开放实验室别人的实验台前四处晃了晃。
不过,他没听到任何一声有关仪器失灵、数据不对等等的抱怨。
这一次陈慕武终于确定了,自己并不是因为想要发表不相容原理的论文,而同时沾染上了泡利的霉运,成为了本时空中的实验室灾星。
刚刚那个玻璃衍射管的破裂,纯粹就是偶然的一次意外。
先跟大家报个平安。
万幸不是甲流,昨天后半夜从床上爬起来跑了几次厕所,应该只是一次肠胃感冒,已经吃了药。
这算是我的一个老毛病了,每到换季隔三差五就会得上一次。
今天有点虚,偷了个懒,只有六千字,请大家见谅。
第107章 55意料之外的图像
几天之后,重新吹好、并在某些易碎部位重点加固过的电子衍射管,才被再次送回到了实验室当中。
陈慕武和德布罗意小心翼翼地把各种设备都装进衍射管里,做好密封措施,又连接好那台真空泵。
等机器运作起来之后,就又陷入了长达四五个小时的等待过程当中。
当然,这一次的实验完全就是有条不紊地进行着,没再出现任何的意外情况。
漫长的等待时间,终于让整个系统中的真空度已经降到了足够低的数值。
陈慕武把提前预热好的电子枪,调整到了预设的位置上,然后又启动加速电极,再移开挡在感光底片前的那块铝板,让通过准直、加速和衍射后的电子,射向早就准备好了的照相底片上。
紧接着就立刻断掉电子枪的电源,然后再拆开仪器取出底片,送入暗房之内,用显影液对底片进行显影。
几个小时的准备工作,就只为了拍这么一张照相底片。
当然,只要能在底片上显示出他想要的结果,那么花费的时间也就物超所值了。
然而,进入暗室前,陈慕武有多志得意满,走出暗室之后,他就有多怀疑人生。
底片上显示出来的图案,和他预想当中的完全不同。
明暗相间的同心圆环并没有出现,只是出现了一个各项分布得很均匀的实心圆,其中只在某一个位置颜色更深一些,那是电子束入射的角度,因为有些电子没和金单质薄膜发生衍射,而是直接穿透了金箔。
如果陈慕武不知道实验中应该出现的结果,那么他就只能宣布实验失败,自己的理论是错误的。
但正因为他知道实验结果,所以在面对并没显露真身的衍射图图案,他就陷入到了深深的自我怀疑当中。
总不能是因为自己穿越到了一个物理规则和定律,和上辈子完全不同的世界了吧!
德布罗意倒是非常乐观,如果只做了一次实验,就能得到满意的结果,那么物理学就应该是一门非常轻松的学科才对。
不死心的陈慕武决定再试一次,他为仪器更换了新的一张照相底片,然后就又是漫长的几个小时等待。
可惜,这次的结果依然是照旧,又是一团黑乎乎的实心圆。
两次实验,已经花费了两个人整整一天的时间。
第二次结束的时候,甚至早就已经超过了卡文迪许实验室规定的六点下班时间。
但因为他们这个实验一经开始就不能中断,所以这次并没有人催促着他们赶快收工回家。
陈慕武十分郁闷地回到了布朗太太的家里,他又把实验数据仔仔细细地在纸上反复验算了好几遍,无论是加速电压,还是金箔的厚度,都应该没有任何问题。
但是他就是找不到,这两次实验,到底失败在了哪里。
狄拉克虽然不善言辞,性格有些孤僻,但不代表着他不会察言观色。
看到自己室友难得低气压一次,狄拉克敲了敲陈慕武房间的门,上前搭话道:“陈,你今天是怎么了?”
陈慕武把狄拉克迎进了屋子,有些病急乱投医地把今天实验中遇到的问题,连同自己的验算,简单地同他讲了一遍。
他也没指望狄拉克能给出什么解决方案,只不过就是憋在心里不吐不快,找个人说说话罢了。
但没想到一席话听罢,狄拉克也皱着眉头,拿着那张写满过程的纸,起身走到床边思考。
良久之后,他给出了一个门外汉般的答案:“陈,我虽然不知道电子是不是一种波,但是如果真是一种波的话,我看了你的计算步骤,上面是没有问题的。
那么现在得不到你想要实验现象,我想可能就只有两种原因了,第一是证明了电子不是一种波,而第二,说有没有可能,是你的照相底片出了问题.”
狄拉克所说的第一点原因,陈慕武想都没想,就直接给他排除掉了。
但是照相底片么?他又能出什么问题?难道提前曝光了?
不像,因为整个实验都是在避光的条件下进行的。
对啊!
陈慕武突然灵光一闪,似乎是想到了问题究竟出现在了哪里。
因为玻璃同样也是一种介质,衍射后的电子在打到感光材料上之前,还是要穿过一层玻璃的。
难道说,是因为这个被他忽略的玻璃厚度,对电子在造成了一定的散射,才导致出现了这种现象吗?
陈慕武越想越觉得有道理,明天再到实验室里试一试便知。
这还真是当局者迷旁观者清,狄拉克仅用了一炷香的工夫,就注意到了自己之前从没注意到的地方。
第二天,陈慕武又找了一块比较薄的玻璃板,在上面涂抹了感光材料。
放入衍射管中,再次重复实验,得到的实验结果虽然还是实心圆,但是似乎已经隐隐约约能看到一些衍射条纹的痕迹。
看来这次应该算是找对了方向。
看到实验有了进展,德布罗意忍不住称赞道:“陈,你真是个天才,这才过了一个晚上,你就能想出来改进的办法了.”
被他这么一夸,陈慕武有些尴尬:“不是我,是我昨天回去之后,和狄拉克讲了讲实验遇到的困难,然后这些都是他给出来的灵感.”
虽然身边这个法国人看自己舍友有些不满,但他总归是要实话实说。
德布罗意还是对这个人带有偏见:“没想到,电线杆子也有思考问题的能力.”
聊了几句之后,两个人继续改进实验,玻璃板的厚度越来越薄,显像后形成的图样就越来越有衍射图案的味道。
其实实验做到这里,就已经能够证明电子是一种波了。
但陈慕武和德布罗意还是不满足,于是他们干脆定做了一种更薄的玻璃板反正这个法国贵族有的是钱,只为了能拍摄到最清晰的电子衍射图样,用以证明电子波动性的正确。
终于也算是皇天不负有心人,用了半个多月的时间,他们终于成功了。
陈慕武生怕这个薄如蝉翼的玻璃板会因为一不小心而破碎掉,所以在衍射图案渐渐地在显影液里出现之后,他没有拿着照片去报喜,而是干脆直接把自己的导师卢瑟福给喊到了实验室中来。