理系の雑学・豆知識

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ステルン・ゲルナッハの実験(Stern-Gerlach Experiment)について解説

1922年に磁界中を銀の原子が通過するとき通過経路が上向きに変化するものと下向きに変化するものがあることが発見され、電子には2通りの磁気作用があると考えられるようになりました。

 

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そこで、磁石を3組用意して、中央のみを逆の極性にして中央のN極側で原子が通過できないようにしたものを、スピンフィルタといいます。

 

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 最初のフィルターは上向きにしてありますのでここで入ってきた原子の個数が半分になります。2番目を最初と同じ方向である上向きにすると2番目のフィルターを全部通過しますので最初に数の半分が通過します。
 次に、2番目のフィルターを90度回転させると通過する原子の数は最初の1/4になります。2番目のフィルターを更に90度回転させて最初と逆の方向である下向きにすると通過する原子の数は零になります。
 これは光で偏向フィルターを90度回転させるとほとんど見えなくなるのと同様ですが光は回転が90度に対し電子は180度の違いです。
 余談ですが、この状態で2つのフィルターの中間に横向きのフィルターを挿入するとどうなるでしょうか?
 原子は出てくるのです。これはハイゼンベルグの不確定性原理(Heisenberg Uncertainty Principle)で説明することになります。

 

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