MAGNETONE

MAGNETONE

. Il magnetone è l'unità di misura atomica del momento magnetico. Seguendo l'idea che le molecole delle sostanze paramagnetiche (suscettibilità > 0) fossero dotate di un momento magnetico proprio, P. Weiss, intorno al 1911, riuscì a stabilire, attraverso una vasta serie di esperimenti, che i momenti magnetici molecolari erano tutti multipli di un momento elementare che chiamò magnetone. Pochi anni dopo, col sorgere, ad opera di N. Bohr, della meccanica quantistica, si giunse a stabilire per via teorica l'esistenza di un momento magnetico elementare che prese il nome di magnetone di Bohr e che risultava circa 5 volte maggiore del magnetone di Weiss. In seguito si poté stabilire per via sperimentale che il magnetone di Bohr e non quello di Weiss ha una corrispondenza nella realtà. Il magnetone di Bohr non si presenta come una nuova costante universale poiché lo si può esprimere in funzione della carica e della massa m dell'elettrone, della costante h di Planck e della velocità della luce c.

Per rendersi conto di tale relazione, si pensi ad un atomo d'idrogeno in cui un elettrone descrive un'orbita ellittica attorno al nucleo: tale sistema è, per così dire, il più piccolo circuito elettrico che si possa immaginare, poiché l'elettrone che percorre la sua orbita si comporta, sotto certi riguardi, come una corrente elettrica d'intensità eguale al prodotto della carica per la frequenza dei giri dell'elettrone. Questo circuito elettrico equivale, come è ben noto, a una lamina magnetica, il cui momento risulta proporzionale alla quantità di moto areale dell'elettrone.

Secondo la teoria di Bohr, come anche secondo le più moderne teorie atomiche, la quantità di moto areale è una grandezza quantizzata ossia suscettibile di assumere solo valori che sono multipli interi di una determinata grandezza. Da ciò segue che anche il momento magnetico legato al moto orbitale dell'elettrone è quantizzato ossia è sempre eguale a un multiplo intero di un momento elementare, che è appunto il magnetone di Bohr e ha il seguente valore:

Ciò che abbiamo detto per l'atomo d'idrogeno vale anche nel caso d'un atomo qualsiasi. (Per i metodi di verifica del detto valore, v. molecolari, raggi; zeeman).

Con l'ulteriore svilupparsi delle teorie atomiche si pervenne alla concezione che l'elettrone fosse dotato d'un momento magnetico intrinseco e fu possibile stabilire che tale momento è uguale ad un magnetone di Bohr. Da tutto ciò risulta quindi naturale usare il magnetone di Bohr come unità di misura dei momenti magnetici atomici. Si noti però che mentre la carica elettrica dell'elettrone è la più piccola carica che si conosca, non altrettanto si può dire per il suo momento magnetico, poiché si è potuto stabilire che anche i nuclei sono dotati di un momento magnetico che è dell'ordine di 10^-3 magnetoni di Bohr.