Expérience de Stern et Gerlach

[Freezy2211]

Bonjour, je fais un exo sur l'expérience de Stern et Gerlach.

On propulse avec un four à lithium des atomes de lithium selon l'axe 0x. Il passe par un électroaimant selon Oz, positionné sur l'axe Ox et présentant une symétrie par rapport à l'axe (Oxz). Le pole nord est vers les z décroissants et le pole sur vers les z croissants.

On précise que les atomes de lithium possède un moment magnétique. Je m'attend donc à ce que lorsqu'ils rentrent dans l'aimant, leur moment s'aligne sur les lignes de champ et qu'ils soient déviés vers les z positifs puisque les dipoles suivent les lignes de champs vers les champs forts. Je n'ai toutefois aucune idée de la cinétique de ces mouvements, (est-ce que la rotation est plus rapide que le mouvement global de la particule?) et j'ai d'abord pensé qu'ils étaient déviés vers les z positifs. Si la rotation est lente, on peut s'attendre à une déviation répartie selon Oz de facon assez aléatoire. Or, ce n'est pas le cas et on observe deux tâches si l'on place un écran plus loin. On explique que la projection des moments sur uz est quantifiée.

J'ai deux questions.

-> Avec l'approche classique, sans parler de quantification du moment, quant est-il de cette cinétique des mouvements que j'ai évoqué qui assure une répartition des déviations aléatoires selon uz.

-> Aussi, j'ai du mal à comprendre cette histoire de quantification. J'ai vraiment que des connaissances de base avec la quantique. Ici, je crois comprendre que le moment magnétique est beaucoup plus abstrait que le dipole electrostatique car ce dernier me semble s'étudier de façon quantique puisqu'il nait du mouvement des électrons et que justement on ne sait pas trop à quoi il ressemble. Ducoup cela expliquerait pourquoi c'est quantifié selon uz alors que ca aurait pu etre quantifié selon nimporte quelle autre direction vu de l'extérieur; c'est un peu arbitraire mais c'est une théorie et ça fonctionne ?

Dans la mesure où on se permet des raisonnements comme dans ma seconde question, je ne sais pas si ma première question a encore du sens quand on étudie le mouvement des dipoles magnétiques que forment les atomes Li et dont l'étude ne semble pas classique.
-----

[gts2]

-> Avec l'approche classique, sans parler de quantification du moment, quant est-il de cette cinétique des mouvements que j'ai évoqué qui assure une répartition des déviations aléatoires selon uz.

Le problème est que le moment magnétique ne nait pas tout seul, c'est un mouvement comme vous le dites et il y a donc un couplage avec la mécanique.
Pour rester simple, prenons le moment cinétique orbital lié au mouvement de l'électron autour du noyau, ce mouvement est responsable du moment magnétique M mais aussi un moment cinétique L, on a donc L et M proportionnel et si vous reportez dans , vous voyez que c'est plus compliqué qu'un simple alignement. On obtient une précession de Larmor à une fréquence de l'ordre de qqs centaines de GHz. Durant la traversée du champ, il y aura donc de nombreuses rotations, et on mesurera l'effet moyen, et la grandeur mesurée est la projection de M sur B qui se conserve. Vu sa conservation, on mesure la valeur à l'entrée du dispositif.

Ici, je crois comprendre que le moment magnétique est beaucoup plus abstrait que le dipole electrostatique car ce dernier me semble s'étudier de façon quantique puisqu'il nait du mouvement des électrons et

Le moment magnétique orbital quantique n'est pas plus abstrait que le moment électrostatique. Par contre ces propriétés c'est autre chose.
Le moment magnétique de spin par contre, c'est autre chose et je laisse les spécialiste parler.

Du coup cela expliquerait pourquoi c'est quantifié selon uz alors que ca aurait pu être quantifié selon n'importe quelle autre direction vu de l'extérieur;

D'un point de vue physique, z est fixé par les conditions de mesure ici z est la direction du champ. Si vous changez la direction du champ, vous changez "z".
Vous avez peut-être vu la mise en cascade de Stern et Gerlach d'orientation différentes.