Experimente zum Spin 1/2.
 

Hi Leute!

Kennt jemand Experimente, in denen Spin 1/2 Teilchen real 2x gedreht wurden, bevor sie in den Ausgangszustand gelangt sind?

Und vlt. auch solche, in denen die Apparatur gedreht wurde.

Thx!

AW: Experimente zum Spin 1/2.
 

Ich weiss nicht, was du dir davon versprechen würdest: die Rotation eines Elektrons um 360 Grad reproduziert wieder seine Physik. Wenn du nochmal um 360 Grad drehst, dann reproduzierst du sie noch einmal.

Die Mathematik dazu (komplexe Wellenfunktionen) hat man natürlich so gebastelt, dass eine Drehung um 360 Grad die Beobachtungen reproduziert.

Einzig die unbeobachtbare Zustandsfunktion flippt ihr Vorzeichen nach einer Drehung um 360 Grad. Dieser Flip ist unbeobachtbar, da immer das Produkt von Wfkt. und komplex konjugierter Wfkt. in Vorhersagen beobachtbarer Größen eingeht.

Nach meinem Verständnis ist dieser Vorzeichenwechsel der Wellenfunktion eines Spin-1/2 Teilchens bei einer Drehung um 360 Grad ein theoretisch-mathematisches Konstrukt ohne jede Bedeutung für die Physik (Beobachtungen).

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Doch, Uli, du hast mich schon richtig verstanden. :)

D.h. - man kann die "Halbspinnigkeit" nicht durch das (echte) Drehen der Apparatur oder des Elektrons feststellen.

O.k.

AW: Experimente zum Spin 1/2.
 

Das geht nicht.

Wenn ich mich recht entsinne, hat dieser Vorzeichen-Flip der Wellenfunktion damit zu tun, dass man bei Systemen aus vielen identischen Teilchen eine Gesamtwellenfunktion mit dem geforderten Verhalten unter der Vertauschung 2er Teilchen bekommt:

Fermionen: Psi(x1,x2) = -Psi(x2,x1) "Antisymmetrie"

Bosonen: Psi(x1,x2) = Psi(x2,x1) "Symmetrie"

Daraus folgen Fermi-Dirac bzw. Bose-Einstein -Statistik und z.B. das Ausschließungsprinzip für Fermionen.

Das alles so aus dem altersschwachen Gedächtnis heraus ... scheint aber dennoch zu stimmen, z.B.
http://math.ucr.edu/home/baez/spin_stat.html

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Danke, Uli!

Ich bin da noch beim Lesen, Nachgrübeln.

Die Überlegung ist ungefähr folgende - die Wkft. ist an sich nicht beobachtbar, aber das heisst ja noch nicht, dass die Statistik es nicht doch "offenbaren" könnte. :) Denke an das "Bomben-Experiment". Ungefähr so könnte (vlt.!) auch das Experiment zum 1/2-Spin aussehen.

- Wir "teilen" ein Fermion
- auf einem Weg tuen wir nichts mehr
- auf dem anderen drehen wir die Wkft. um

a) 360°, oder
b) 720°

Erwartung - das Verhalten in a) und b) ist unterschiedlich.

NACHTRAG - das ist jetzt nur laut gedacht. :)

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Da ist das Experiment erklärt:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.w...en_drehen.html

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Hi, Philipp!

Du gibst da eine Referenz auf die Arbeit "C. E. Kuyatt, Phys. Rev. B12(1975)4581".
Erstes, was mir aufgefallen ist, in dieser Arbeit wird ein Experiment mit Elektronen und nicht mit Neutronen, wie bei dir auf der Seite beschrieben, neu analysiert. Neutronen haben zwar ein Inneres, Elektrone aber nicht. Nach heutigem Wissensstand zumindest.
Ansonsten könnte es passen, ich kann die Arbeit aber leider nicht einsehen. Trotzdem - danke!

AW: Experimente zum Spin 1/2.
 

Der Artikel von Philipp wirft immerhin die Frage auf, wie man ein Elementarteilchen überhaupt drehen kann. Es wird angenommen, dass ein doppelter Spin-Flip mittels WW mit einem Feld einer Drehung um 360 Grad entspricht.
Ich weiss natürlich auch nichts besseres, das ist aber doch ein Stück entfernt von der Realisierung einer Dreh-Transformation.

Folgende Situation: wir machen ein Experiment. Dann drehen wir das Labor um 360 Grad und wiederholen das Experiment. Erwartet wirklich irgendjemand, dass dann was anderes gemessen wird?

Gruß,
Uli

AW: Experimente zum Spin 1/2.
 

Nein, nein, Uli. So habe ich das auch nicht gemeint, dass man das ganze Labor dreht. Aber ein Teil des Experimentaufbaus, das irgendwie Einfluss auf die Polarisation, die Phase hat.

Kannst du dieses Experiment kommentieren:
Werner et al. Phys. Rev. Lett. 35(1975)1053.
"Observation of the Phase Shift of a Neutron Due to Precession in a Magnetic Field".
Ist auch aus dem Jahr '75. :)

Gruß, Johann

AW: Experimente zum Spin 1/2.
 

Nein, das erwartet niemand. Der Erwartungswert bleibt dabei gleich, denn der geht mit der Amplitude im Quadrat und (-1)*(-1)=1*1
Beobachtbar wird der Effekt nur, wenn du zwei Wege ermöglichst und nur auf dem einen Weg eine Drehung einbaust. Wenn du der Beschreibung der Quantenmechanik misstraust, wirst du auch der Behauptung misstrauen, dass bei einer Drehung um 360° etwas anderes rauskommt als bei einer Drehung um 720°. Wenn du aber die Mathematik zu diesen Experimenten studierst, merkst du erst so richtig, dass nicht einfach die Physiker verrückt reden, sondern dass da wirklich etwas sehr Seltsames passiert. Bemerkenswerterweise sagt die Urtheorie diesen Effekt voraus.