„Stern–Gerlach-kísérlet” változatai közötti eltérés

→‎Az alapvető elmélet: belső link:Spin
(→‎Az alapvető elmélet: belső link:Spin)
 
A Stern–Gerlach-kísérlet lényege: egy inhomogén [[Mágneses mező|mágneses téren]] keresztül [[ezüst]]atomokból álló [[Részecskesugárzás|részecskesugarat]] küldenek át és közben figyelik a részecskék eltérülését. Az eredmények azt mutatták, hogy a részecskék egy ún. ''belső impulzusmomentummal'' rendelkeznek, amely igen hasonló a [[Perdület|klasszikus forgó testek impulzusmomentumához]], de csak bizonyos értékeket vehet fel.
 
Ha az ezüstatomoknak nem lenne mágneses momentumuk (és ennek megfelelően [[Spin|spinjük]]), akkor egy kupacba kellett volna beérkezniük, de ha van, akkor a klasszikus értelmezés szerint is szétkent, folytonos eloszlás mentén, és nem két elkülönülő pontban kellene beérkezniük. A kísérletben azonban az ezüstatomok két elkülönülő pontban észlelhetők. A kísérletet elektromosan semleges részecskékkel vagy [[atom]]okkal végzik, azért hogy elkerüljék a töltött részecske nagy mértékű eltérülését, amikor áthalad a mágneses téren. Ezzel lehetővé válik, hogy a spin-független hatás domináljon. Ha a részecskét úgy kezeljük, mint egy [[Dipólusmomentum|klasszikus forgó dipólust]], akkor az előre fog haladni a mágneses térben a [[forgatónyomaték]] miatt, amelyet a mágneses tér erőltet rá a dipólusra (lásd nyomaték indukált előrehaladás, torque-induced precession). Ha áthalad egy homogén mágneses téren, a dipól két végére ható erők semlegesítik egymást és ezért a részecske röppályáját nem módosítják. Ha viszont a mágneses tér nem homogén, akkor a dipólus egyik végére ható erő kismértékben eltérő lesz a másik végére ható erőtől és így az eredő erő hatásaként eltéríti a dipólus röppályáját. Ha a részecskék klasszikus forgó tárgyak lennének, azt várhatnánk el, hogy a spin impulzusmomentum [[vektor]]ainak az eloszlása véletlenszerű és folytonos lesz. Minden egyes részecskét más és más mértékben térítenének el, ami egy folytonos eloszlású képet nyújtana a beérkezést érzékelő képernyőn. Ehelyett a Stern-Gerlach készüléken áthaladó részecskék vagy lefelé, vagy felfelé térülnek el – egy bizonyos mértékben. Ez az eredmény azt jelenti, hogy a spin perdület kvantált (azaz csak diszkrét értékeket vesz fel), vagyis a lehetséges impulzusnyomatékok eloszlása nem folytonos. Ha a kísérletet töltött részecskékkel végezzük (mint az [[elektron]]), akkor a [[Lorentz-erő]] egy körbe hajlítja a pályát (ciklotron mozgás). Ez az erő semlegesíthető egy megfelelő erős elektromos térrel átlósan (diagonálisan) irányítva a részecske pályájára.
 
[[Kép:Quantum projection of S onto z for spin half particles.PNG|100px|bélyegkép|balra|A fermionok spin értékei]]
Névtelen felhasználó