Spin im Stern-Gerlach-Versuch

[Hawkwind]

Ich würde sagen, die Aufspaltung in 2 Strahlen ist die Präparation eines Zustandes - hat also schon Eigenschaften einer Messung.
Vor der Aufspaltung bildet der Strahl ein Ensemble von Atomen in einem Überlagerungszustand Spin-Up und Spin-Down (meinetwegen in z-Richtung).

Danach befinden sich alle Atome im oberen Strahl im Zustand Spin-Up und umgekehrt.
"
Wenn du dann noch einmal ein inhomogenes Magnetfeld in derselben Richtung anlegst, kann es keine weitere Aufspaltung des Strahls geben.
Das wäre so etwas wie eine "Wiederholung" der früheren Messung.

Anders sieht es natürlich aus, wenn du nun ein inhomogenes Feld etwa senkrecht zur 1. Richtung anlegst( z.b. y statt z).
Bezüglich dieser Richtung befinden sich beide Strahlen in einem Überlagerungszustand und sie spalten wieder auf.

[Jogi]

Zitat von Hawkwind

Danach befinden sich alle Atome im oberen Strahl im Zustand Spin-Up und umgekehrt.
"
Wenn du dann noch einmal ein inhomogenes Magnetfeld in derselben Richtung anlegst, kann es keine weitere Aufspaltung des Strahls geben.
Das wäre so etwas wie eine "Wiederholung" der früheren Messung.

Bei hinreichend kurzem Abstand des zweiten Magnetfeldes zum ersten würde ich das auch so erwarten.
Nach einer größeren Distanz sollte jedoch wieder eine Aufspaltung in der gleichen Ebene möglich sein.
Technisch wird das nur daran scheitern, dass man den Strahl auf einer längeren Strecke nicht WW-frei führen kann.
Und damit ließe sich die erneute Aufspaltbarkeit mit Wechselwirkungen auf dem Weg zwischen den beiden Strahlteilern begründen.
Mist...

Anders sieht es natürlich aus, wenn du nun ein inhomogenes Feld etwa senkrecht zur 1. Richtung anlegst( z.b. y statt z).
Bezüglich dieser Richtung befinden sich beide Strahlen in einem Überlagerungszustand und sie spalten wieder auf.

Ja, darüber hatte ich auch was gefunden.
Obwohl das natürlich schon die Frage aufwirft, ob das Magnetfeld die Kollimation zerstört.


Gruß Jogi

[Jogi]

Hallo Jungs.


Meine Frage,

Zitat von Jogi

ob das Magnetfeld die Kollimation zerstört

, steht weiterhin im Raum.

Hat jemand 'ne Ahnung?


Gruß Jogi

[richy]

Hi Jogi
Ich weiss nicht genau auf was du hinaus willst. Den Quantenradierer kennst du sicherlich ?
Gruesse

[Jogi]

Hi richy.

Zitat von richy

Ich weiss nicht genau auf was du hinaus willst. Den Quantenradierer kennst du sicherlich ?

Ja.
Aber das hat hiermit nicht direkt zu tun.

Es geht, wie gesagt um Stern-Gerlach. Da werden Silberatome zunächst durch eine Kollimationsblende geschickt, um hinterher nur noch Atome mit Spins in einer Ebene zu haben.
Erst dann durchqueren sie ein inhomogenes Magnetfeld, um up- und downSpins voneinander zu trennen. Immer noch in der selben Ebene.

Meine Frage wäre nun, ob auch danach, nach dieser Strahlaufspaltung, die Spins immer noch alle in der selben Ebene "spinnen".

Das könnte man ja mit einem nachgeschalteten inhomogenen Magnetfeld, das sich praktischerweise auch noch axial drehen lässt, feststellen. (Das ist eine Rinne-Schneide-Anordnung zweier gegensätzlicher Magnetpole.)

Man muß hier zu den Spins präzisieren:
Das Ganze funktioniert nur, weil Bahndrehimpuls und Spin des 5s-Elektrons zusammenwirken, nur so kriegt man das magnetische Moment in eine stabile Ebene.

Die Frage ist nun, wie stabil ist diese Ausrichtung in der Ebene.
Wird sie durch die WW mit dem (ersten) Magnetfeld gestört?
Wenn ja, müsste sich das mit dem zweiten Magnetfeld feststellen lassen.


Gruß Jogi

[JoAx]

Hi Jogi!

Zitat von Jogi

Erst dann durchqueren sie ein inhomogenes Magnetfeld, um up- und downSpins voneinander zu trennen. Immer noch in der selben Ebene.

Wenn ich es richtig verstanden habe, dann liegen N und S der Magnete auf der z-Achse. Und nur die Projektion der Spins auf die z-Achse ist quantisiert. (?) => die Spins selbst können gar nicht in einer Ebene/auf einer Achse liegen. ... Sie werden durch das Magnetfeld auf die Kegeloberflächen gezwungen. (?)


Gruss, Johann

[Hawkwind]

Zitat von Jogi

Die Frage ist nun, wie stabil ist diese Ausrichtung in der Ebene.
Wird sie durch die WW mit dem (ersten) Magnetfeld gestört?
Wenn ja, müsste sich das mit dem zweiten Magnetfeld feststellen lassen.

Gruß Jogi

Ich denke, ein Aspekt dazu wäre, dass durch die Anlage des Magnetfeldes den Atomen je nach Spinrichtung unterschiedliche Energien zuzuordnen sind: die potenzielle Energie in einem Magnetfeld ist

E(pot) = - mü . B

mü soll dabei das durch den Spin verursachte magnetische Moment sein; es ist (anti-)parallel zu diesem.
Einer der beiden möglichen Spinzustände ist also energetisch günstiger und Atome in dem ungünstigeren Zustand werden im Mittel nach einer gewissen Zeit einen Spin-Flip ausführen, um den günstigeren Zustand anzunehmen. Ich habe allerdings kein Gefühl für die Lebensdauer der ungünstigeren Zustände und die Wichtigkeit dieses Effekts.

[JoAx]

Hallo Hawkwind!

Zitat von Hawkwind

Einer der beiden möglichen Spinzustände ist also energetisch günstiger und Atome in dem ungünstigeren Zustand werden im Mittel nach einer gewissen Zeit einen Spin-Flip ausführen, um den günstigeren Zustand anzunehmen. Ich habe allerdings kein Gefühl für die Lebensdauer der ungünstigeren Zustände und die Wichtigkeit dieses Effekts.

Das sieht für mich nach einem "atomähnlichen" Zusammenspiel zwischen Magnetfeld (=Atomkern) und Silberatomen mit unterschiedlicher Spinausrichtung (=Elektrone) aus.
Wenn man viele Atome auf einmal schickt, dann wäre eine gleichmässige Verteilung auf Up- und Down-Spin zu erwarten (=beide Energieniveaus werden besetzt).

Ändert sich das Bild, wenn man die Atome einzeln durchschickt?


Gruss, Johann

[Hawkwind]

Zitat von JoAx

Hallo Hawkwind!



Das sieht für mich nach einem "atomähnlichen" Zusammenspiel zwischen Magnetfeld (=Atomkern) und Silberatomen mit unterschiedlicher Spinausrichtung (=Elektrone) aus.
Wenn man viele Atome auf einmal schickt, dann wäre eine gleichmässige Verteilung auf Up- und Down-Spin zu erwarten (=beide Energieniveaus werden besetzt).

Ändert sich das Bild, wenn man die Atome einzeln durchschickt?


Gruss, Johann

Ich verstehe deine Frage nicht, Johann: ein einzelnes Atom hat entweder Spin-Up oder Spin_Down in z-Richtung - die Wahrscheinlichkeit dürfte 50:50 sein.

[JoAx]

Hallo Hawkwind!

Zitat von Hawkwind

Ich verstehe deine Frage nicht, Johann: ein einzelnes Atom hat entweder Spin-Up oder Spin_Down in z-Richtung - die Wahrscheinlichkeit dürfte 50:50 sein.

Du hast geschrieben, dass eine der Spin-Ausrichtungen energetisch günstiger ist. Du hättest zwar kein Gefühl dafür, wie langlebig der ungünstigere Zustand ist, aber irgendwann müsste dieser flippen. Daraus folgere ich, dass es keine exakte 50:50 Wahrscheinlichkeit geben kann. ?


Gruss, Johann