Разве магниты не скользят и не поворачиваются в эксперименте Штерна-Герлаха, если их ориентация не соответствует приложенному магнитному полю?

Я смотрел два видео на YouTube:

  1. В этом видео попытка объяснить, что такое спин, используя аналогию с магнитами. Но здесь показано, что магниты, которые не выровнены с магнитным полем, остаются такими и испытывают меньшую силу, чем магниты, которые выровнены с полем.

  2. Но в этом видео говорится, что на магниты действует сила, называемая дипольным моментом, которая создает крутящий момент, тем самым вращая магнит.

То есть в первом видео магниты, которые не выровнены, должны повернуться вправо?

Ответы (1)

Если мы обсуждаем стержневые магниты, второе видео правильное: стержневой магнит должен испытывать крутящий момент, заставляющий его выровняться с магнитным полем (и затем перескочить, если трение низкое). Представьте себе стрелку компаса.

Однако, если мы обсуждаем электроны, как в случае Штерна-Герлаха, в игру вступает еще один фактор. Электроны обладают собственным угловым моментом, называемым спином. Таким образом, мы можем представить электроны как крошечные стержневые магниты, приклеенные к внутренней части вращающегося маховика, так что ось север-юг магнита совпадает с осью, вдоль которой вращается маховик. Когда мы помещаем такое приспособление в вертикальное магнитное поле, классическая физика предсказывает, что магнитное поле, действующее на стержневой магнит, должно создавать крутящий момент, который, в свою очередь, вызывает прецессию вращающегося маховика. В результате он вращается вокруг вертикальной оси и не совпадает с магнитным полем.

Однако квантовая механика означает, что эта картина электронов не дает правильных предсказаний. Я считаю, что ключевые различия должны быть объяснены в видео.