Замешательство Эйнштейна по поводу Штерна-Герлаха

В историческом описании эксперимента Штерна-Герлаха [Friedrich 2003] говорится:

Эйнштейн и Пауль Эренфест, среди прочих, изо всех сил пытались понять, как атомные магниты могут занимать определенные, предопределенные ориентации в поле. Поскольку энергия взаимодействия атомов с полем различается в зависимости от их ориентации, оставалось загадкой, как могло происходить расщепление, когда атомы входили в поле со случайной ориентацией и их плотность в пучке была настолько мала, что не происходило столкновений для обмена энергией.

Они приводят эту цитату Эйнштейна (из письма Борну от марта 1922 г.):

Наиболее интересным достижением на данный момент является эксперимент Штерна и Герлаха. Выравнивание атомов без столкновений посредством радиационного [обмена] невозможно понять на основе современных [теоретических] методов; чтобы атомы выровнялись, должно пройти более 100 лет. Я сделал небольшой расчет по этому поводу с [Полем] Эренфестом. [Генрих] Рубенс считает результат эксперимента абсолютно достоверным.

Открытка Герлаха Бору

Кто-нибудь может это объяснить? Классически, если мы пропустим пучок случайно ориентированных диполей через спектрометр Штерна-Герлаха, мы ожидаем эллипсоидальную картину, которая не разделена на четко определенные компоненты. Согласно современной квантовой механике, мы ожидаем того же, что и на знаменитой открытке, которую Герлах отправил Бору выше.

Так что очевидно, что Эйнштейн работал в теоретической вселенной, которая была очень примитивной и содержала лишь часть современной квантовой механики. Однако это подмножество должно было содержать «квантование пространства», т. е. квантование углового момента в единицах hbar вдоль определенной оси. Я думаю, это то, что люди называют ранней квантовой теорией. В то время спин электрона был неизвестен, и результат Штерна-Герлаха был интерпретирован как триумфальное доказательство того, что орбитальный угловой момент нечетного электрона в атоме серебра имеет два значения ± ℏ . (Ноль был запрещен.)

Что представляла собой промежуточная теория, согласно которой расщепление луча на две дискретные составляющие интерпретировалось как свидетельство квантования, но беспокойство Эйнштейна по поводу временных масштабов все же проявлялось? Какие рассуждения могли привести к такому беспокойству по поводу временных масштабов?

Фридрих и Хершбах, «Штерн и Герлах: как плохая сигара помогла переориентировать атомную физику», Physics Today, декабрь 2003 г., с. 56

Ответы (1)

Я наткнулся на объяснение этого в статье, на которую указал Ник Р., Шмидт-Бекинг и др., «Возвращение к эксперименту Штерна-Герлаха», https://arxiv.org/pdf/1609.09311.pdf .

Эйнштейн и Эренфест, по-видимому, рассуждали следующим образом. Прежде чем конкретный атом серебра войдет в магнитное поле, его магнитный момент мю ориентирован случайным образом. Как только он входит в магнитное поле, он приобретает энергию мю ⋅ Б . Если не существует механизма передачи энергии в атом или из него, эта энергия не может измениться, и поэтому магнитный момент может только прецессировать вокруг Б вектор, но не может изменить свою ориентацию относительно него. Одним из механизмов потери энергии является ларморовское излучение, но оно очень слабое, и потребуется 100 лет, чтобы добиться эффекта, достаточного для выравнивания, что на много порядков больше, чем время полета атомов в реальном устройстве.

Так что концептуально отсутствовала идея о том, что отдельный атом, прежде чем войти в поле, может находиться в суперпозиции двух различных состояний с магнитным моментом, ориентированным параллельно или антипараллельно полю.

Если электрон всегда находится в суперпозиции od\f состояний, параллельных или антипараллельных полю, то почему они оба ортогональны друг другу? Вы записали объяснения Classical и Qunatum?? @Бен Кроуэлл
Замешательство Эйнштейна по поводу Штерна-Герлаха
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v