マイケル・ファラデーの最後の実験という動画が公開されました。このブログでたびたび紹介しているDr. Jorge S. Diazさんの動画です。
Faraday’s last experiment
https://youtu.be/dM5xWIsNbR4
量子力学の発展史についての一連の動画の最新作です。今回はゼーマン効果の発見についてのわかりやすい解説です。ファラデーは1862年に馬蹄形電磁石の磁場の中に炎をいれて、炎色反応を観察してスペクトルが変化するはずだと詳細に観察しました。しかし変化は全く観察できませんでした。(ファラデーの日記の該当部分を引用しておきます）
12 MARCH 1862.
Apparatus as on last day (28 Jany.) but only 10 pr. of Voltaic battery for the Electromagnet.
The colourless Gas flame ascended between the poles of the Magnet
and the salts of Sodium, Lithium, etc. were used to give colour.
A Nicol’s polarizer was placed just before the intense magnetic field and an analizer at the other extreme of the apparatus.
Then the E. Magnet was made and unmade, but not the slightest trace of effect on or change of the lines in the spectrum were observed in any position of the Polarizer or analyzer.
Two other pierced poles were adjusted at the magnet-the coloured flame established between them, and only that ray taken up by the optic apparatus which came to it along the axis of the poles, i.e. in the magnetic axis or line of magnetic force. Then the Electro magnet was excited and rendered neutral;but not the slightest effect on the polarized or unpolarized ray was observed.
ファラデーの実験日誌の最後の段落です。これがファラデーの行った最後の実験です。
ZeemanはFaradayの実験を知らずに全く同じ実験を思いつき、観察していました。しかし全く変化は見つかりません。実験を止めようとしていたとき、Maxwellが論文のなかで、Faradayの最後の実験について書いているのを見つけたそうです。FaradayにあこがれていたZeemanは、Faradayが始めた実験ならきっと最新の装置を使えば変化が検出できるはずと実験をつづけました。そしてついに磁場をかけたときだけスペクトル線の太さが増大することを発見したのです。当時、有名な物理学者ローレンツの助手をしていたZeemanが彼に実験結果を報告すると、ローレンツは瞬時にそれを説明する理論を考え出しました。早速、その理論の予測が検証できるかを実験で調べると、検証できる予測のすべてが検証できることがわかり、論文発表するとヨーロッパ各地での追試がはじまり、予測が正しいことが証明されました。一本のスペクトル線が磁場によって二つや三つに分裂する予測も実験で確認されました。このゼーマン効果の発見とそれを説明する理論の完成で、ローレンツとゼーマンはノーベル物理学賞を受賞しています。
この動画はとてもわかりやすいです。また実験の成功も失敗も等しく紹介しているので、科学の進歩がどのようにおこるかも理解できて楽しい動画だと思います。
動画にでてくるZeemanのエピソードも面白いです。彼が高校生の時、太陽活動が活発化してヨーロッパ各地で ものすごいオーロラが見えたそうです。彼はそのオーロラをスケッチし観察記録を作成して雑誌Natureに投稿し、見事掲載されたそうです。NatureはZeemann教授のレポートという風に紹介しており、まさか高校生が書いたとは思っていなかったそうです。
ファラデーの日記はこちらからダウンロードできます。
マイケル・ファラデーの著作集がダウンロードできます―Faradayの日記（Faraday’s Diary）も全巻公開されました！
こちらのドキュメンタリーも面白かったです。
Split Light – documentary about the discovery of the Zeeman effect, and the legacy of Pieter Zeeman
https://youtu.be/DWpgglMh7i0