Expérience de Stern et Gerlach

[Christian Arnaud]

Amis de la Quantique, bonjour


Cette fameuse expérience m'interpelle, et j'aimerais avoir votre avis là-dessus :

1) Indépendamment de toute interprétation, quelqu'un connait-il l'appareillage d'envoi des atomes d'argent? (on sait que l'électroaimant et la plaque de détection sont dans une enceinte sous vide, mais le "canon" à atomes d'argent (un faisceau ?), n'est que peu décrit

2) Avant d'accepter l'interprétation par vecteurs d'états et moment magnétique du spin , n'y-a-t-il pas une interprétation plus simple genre interférences des ondes de probabilité de présence ? (ou diffraction ?)

3) Dans le cadre de l'interprétation via le moment magnétique du spin (celle qui est retenue aujourd'hui), peut-on cependant se poser quelques questions classiques comme :
3.1 Peut-on décomposer le mouvement en deux temps (une fois l'atome entré dans le champ de l'entrefer magnétique) : Premier temps : alignement du moment magnétique de spin de l'électron de la couche 5s avec le champ magnétique de l'électroaimant ; Deuxième temps : une fois les champs magnétique alignés : action de la force du champ de l'électroaimant, résultant dans une déviation de l'atome?
3.2 : Pourquoi est-il important que le champ magnétique ne soit pas uniforme ?

4) Enfin, comme il s'agit apparemment d'un faisceau (et non d'atomes isolés envoyés un par un), n'y-a-t-il pas possibilité d'interaction entre les différents moments magnétiques de spin des atomes du faisceau avant l'entrée dans le camp de l'électroaimant ?

Merci
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[Resartus]

Sur les points "théoriques", j'ai trouvé ceci qui répond à plusieurs de vos questions.
http://flachize.e-monsite.com/medias...ch-corrige.pdf
La clé de cette mesure est qu'on n'obtient,
1) ni une tache large unique (ce qui serait le cas avec un moment magnetique orienté au hasard sans quantification)
2) ni trois taches ou zero (ce qui aurait été conforme au modèle de moment orbital de l'electron autour du noyau obtenu dans l'équation de schrodinger)
Mais 2 taches seulement, ce qui indique qu'il y a autre chose qui a un moment magnétique quantifié,et avec une valeur bizarre de 1/2. Il a fallu un certain temps pour qu'on admette d'abord que ces spins 1/2 existaient, et deuxièmement que c'était l'electron qui en était responsable. Stern lui-même a sans doute été dans les derniers à être convaincu par sa propre manip...
Les expériences ultérieures avec deux voire trois étages de déviations d'abord selon un axe puis selon l'axe perpendiculaire puis selon le premier axe, ont permis d'affiner les principes d'incertitude et de mesure quantique notamment le fait qu'on peut mesurer simultanement le moment total et le moment selon un axe, mais pas les moments selon deux axes différents, car une mesure selon un axe détruit l'information de spin qu'on avait mesurée sur un autre axe

[Christian Arnaud]

Sur les points "théoriques", j'ai trouvé ceci qui répond à plusieurs de vos questions.
http://flachize.e-monsite.com/medias...ch-corrige.pdf
La clé de cette mesure est qu'on n'obtient,
1) ni une tache large unique (ce qui serait le cas avec un moment magnetique orienté au hasard sans quantification)
2) ni trois taches ou zero (ce qui aurait été conforme au modèle de moment orbital de l'electron autour du noyau obtenu dans l'équation de schrodinger)
Mais 2 taches seulement, ce qui indique qu'il y a autre chose qui a un moment magnétique quantifié,et avec une valeur bizarre de 1/2. Il a fallu un certain temps pour qu'on admette d'abord que ces spins 1/2 existaient, et deuxièmement que c'était l'electron qui en était responsable. Stern lui-même a sans doute été dans les derniers à être convaincu par sa propre manip...
Les expériences ultérieures avec deux voire trois étages de déviations d'abord selon un axe puis selon l'axe perpendiculaire puis selon le premier axe, ont permis d'affiner les principes d'incertitude et de mesure quantique notamment le fait qu'on peut mesurer simultanement le moment total et le moment selon un axe, mais pas les moments selon deux axes différents, car une mesure selon un axe détruit l'information de spin qu'on avait mesurée sur un autre axe

Oui, merci Resartus ; il me manquait en effet, dans l'historique, l'intervention de Fraser en 1927 ; vous avez quelque chose sur les expériences ultérieures (2 ou 3 étages, axes perpendiculaires) ?

En revanche je n'y trouve rien sur l'appareillage de production des atomes d'argent.(question1)

A+

[Resartus]

Je n'ai rien trouvé en Français, mais voici un projet de TP pour étudiants du MIT qui décrit l'équipement utilisé
(sauf qu'ils utilisent dans leur four du potassium qui a besoin d'une température beaucoup moins élevée que l'argent)
[url]http://web.mit.edu/8.13/www/JLExperiments/JLExp18.pdf[/url
Le texte reprend l'histoire, avec l'anecdote de la fumée de cigare bon marché qui leur a permis de renforcer l'image argent et de mieux visualiser l'image des taches...

Et sur les stern multiples (séquential experiments), Wikipedia anglais donne seulement les schémas de principe et les résultats. Il faudrait continuer à chercher pour trouver les auteurs et articles de ces expériences
https://en.wikipedia.org/wiki/Stern%...ach_experiment

[A voir en vidéo sur Futura]

[Christian Arnaud]

Je n'ai rien trouvé en Français, mais voici un projet de TP pour étudiants du MIT qui décrit l'équipement utilisé
(sauf qu'ils utilisent dans leur four du potassium qui a besoin d'une température beaucoup moins élevée que l'argent)
[url]http://web.mit.edu/8.13/www/JLExperiments/JLExp18.pdf[/url
Le texte reprend l'histoire, avec l'anecdote de la fumée de cigare bon marché qui leur a permis de renforcer l'image argent et de mieux visualiser l'image des taches...

Super Resartus !! la langue de Dirac me convient et les détails sont tout à fait ceux que je cherchais ; je connaissais effectivement l'anecdote des mauvais cigares de Stern, qui en soufflant sur la plaque fait mieux apparaître les 2 tâches

Pour les sterns multiples, ce premier lien est tout à fait suffisant

Encore Merci

[Christian Arnaud]

http://web.mit.edu/8.13/www/JLExperiments/JLExp18.pdf
[/url]

Bonjour,

je remets le lien, car il manquait un crochet fermant et partait en erreur 404

Cependant, je veux bien de l'aide sur ce passage à la page 4
In field free space the interaction between the magnetic moments associated with the totalelectronic angular momentum J=L+S and nuclear angular momentum I causes them to precess with a frequency of the order of 100 MHz around their sum F=J+I which is the total angular momentum of the atom. According to the rules for combining angular

Est-ce qu'il s'agit d'une oscillation rapide des 2 moments angulaires autour de leur somme ? (on est en dehors du champ de l'aimant dans ce contexte) ?

Merci

[Christian Arnaud]

Et aussi, sur cette question de la page 15 :

8. Why dont’you have to consider the wave nature of the beam –i.e why does géométric beam optics work ?

Qui rejoint une de mes questions initiales sur une interprétation via interférences des ondes de matière (question 2).

Intuitivement, je dirais que les dimensions de la dernière fente sont très grandes par rapport à la longueur d'onde des ondes de matière, mais ne saurais l'argumenter proprement

Merci

[Christian Arnaud]

Et aussi, sur cette question de la page 15 :

8. Why dont’you have to consider the wave nature of the beam –i.e why does géométric beam optics work ?

Qui rejoint une de mes questions initiales sur une interprétation via interférences des ondes de matière (question 2).

Intuitivement, je dirais que les dimensions de la dernière fente sont très grandes par rapport à la longueur d'onde des ondes de matière, mais ne saurais l'argumenter proprement

Merci

Aussi, lorsqu'il entre dans l'entrefer de l'aimant, il y a interaction entre le champ de l'aimant et la fonction d'onde de l'atome, qui s'écroule