Spin im Stern-Gerlach-Versuch

[Jogi]

richy, Johann,
macht bitte mal etwas langsamer, Hawky und ich haben auch noch was anderes zu tun.


Meine nächste Frage wäre gewesen, wo denn bitteschön bei Stern-Gerlach die Verletzung der BU festgestellt werden kann?


@JoAx:

Zitat von JoAx

Ja, so habe ich es mir gedacht, aber es wird nicht so funktionieren, wie ich es mir vorgestellt habe.

Zu deinem "verschraubten" Magnetfeld:
Ich denke schon, dass das genauso funktioniert wie mit Licht und Pol.-Filtern.
Warum sollte es nicht?

Spin und magnetisches Moment, die Vektoren zeigen nicht in die selbe Richtung, richtig? Mag. Moment richtet sich entlang der z-Achse, und Spin richtet sich so aus, dass seine Projektion auf die z-Achse 1/2h_quer ist, stimmt es so?

Ja.
Allerdings sehe ich die Kausalität andersrum.
Durch die Ausrichtung der Spins kommt das mag. Moment zustande, aber egal.

Und der Spin eines einzelnen Teilchens wäre nicht der eine schwarze Pfeil im Bild, sondern der ganze Konus, so zu sagen (=Überlagerung von x- und y-)? Sich zu denken, dass "der schwarze Pfeil" sich auf der Konusfläche bewegt, was dann zur klassischen Eigenschaft magnetisches Moment führt, wäre aber wohl nicht korrekt?

Der Konus repräsentiert bei uns im Modell sowohl die Spin- als auch die Ladungs"wolke".
Es bewegt sich zum Einen der schwarze Pfeil auf der Konusfläche und zum Anderen der Spin entlang des Schwarzen Pfeils.
Die WW mit dem Magnetfeld verursacht dann die Bewegung des ganzen Atoms, je nach Spinrichtung entweder up oder down.


Gruß Jogi

[richy]

Hi Bauhof

Ich habe lediglich festgestellt, dass ein "verschmiert sein" von Ladung Spin, Materie keine Vorstellung ist, die mit den physikalischen Experimenten zu vereinbaren sind.
Warum du dies als Grabenkampf betrachtest kann ich hoechstens erahnen.
Es ist eine Unterstellung, dass mein Hinweis ein solcher waere.

mir hat jemand erzählt, dass du mit deinen Grabenkämpfen hinsichtlich KD/KI demnächst aufhören willst.

Mir hat jemand erzaehlt, dass du als Moderator neuerdings objektiv und nicht von deinem persoenlichen Weltbild motiviert handeln moechtest. Selbst wenn dieses eine verschmierte Ladungswolke beinhaltet.
@Jogi

Es bewegt sich zum Einen der schwarze Pfeil auf der Konusfläche und zum Anderen der Spin entlang des Schwarzen Pfeils.

So hatte ich mir das in euerem Modell auch vorgestellt.
Verschmiert kann man dies eher nicht nennen. Auch nicht zeitlich verschmiert.
Die Zeit wird als globale Variable verwendet. Es ist ein realistisches lokales Modell.
Selbst wenn man diese zeitliche Bewegung als nichtdeterminiert ansehen wuerde.

Gruesse

[Jogi]

Hi richy.

Zitat von richy

So hatte ich mir das in euerem Modell auch vorgestellt.
Verschmiert kann man dies eher nicht nennen. Auch nicht zeitlich verschmiert.
Die Zeit wird als globale Variable verwendet. Es ist ein realistisches lokales Modell.
Selbst wenn man diese zeitliche Bewegung als nichtdeterminiert ansehen wuerde.

Die Nichtlokalität entsteht durch die Bewegung des Teilchens fort vom Emissionsort. (Psi erstreckt sich dann über die ganze Strecke. Ohne selbst eine physikalische Entität zu sein, versteht sich.)
Aber das ist eine andere Baustelle.

Im Teilchen selbst sind unsere Überlegungen natürlich lokal realistisch, aber ein absolut ruhendes Teilchen gibt's nicht.

Jetzt bitte erst mal wieder zurück zu Stern-Gerlach, okay?


Gruß Jogi

[richy]

Jetzt bitte erst mal wieder zurück zu Stern-Gerlach, okay?

Gerne, denn Bauhof hat meine Fragen an Hawkwind in der Tat nicht beantwortet :-)
Oder hast du eine Antwort parat ? Nicht in deinem Modell, sondern allgemein.
Laesst ein Magnetfeld ein System dekohaerieren ?

So ganz ist mir auch nicht klar warum du den Stern Gerlach Versuch heranziehst.
Willst du damit zwei kontinuierliche Observablen betrachten ?
Gruesse

[Hawkwind]

Zitat von richy

Laesst ein Magnetfeld ein System dekohaerieren ?

Wenn dieses Magnetfeld eine Wechselwirkung mit dem Quantensystem bewirkt, dann ist das so: bei Stern-Gerlach werden die Atome ja abgelenkt - da ist also eine Wechselwirkung.

Die Spin-Wellenfunktionen von Neutrinos beispielsweise kollabieren sicher nicht im Magnetfeld, da mag man Richtungen auszeichnen, wie man will: sie wechselwirken ja nicht elektromagnetisch.

Aber in der Atomphysik, in der geladene Spin 1/2 Teilchen, die elm. wechselwirken, die Hauptrolle spielen, ist das sicher pauschal so wie du vermutest. Ein anderes Beispiel ist die Aufspaltung atomarer Energieniveaus im externen Magnetfeld (Zeeman-Effekt).
http://de.wikipedia.org/wiki/Zeeman-Effekt

[JoAx]

Hi Jogi!

Zitat von Jogi

Meine nächste Frage wäre gewesen, wo denn bitteschön bei Stern-Gerlach die Verletzung der BU festgestellt werden kann?

Hier gibt's was von einem Doktoranden von Zeilinger (Seite 18):

http://www.uibk.ac.at/exphys/photonik/people/gwdiss.pdf

Zitat von Jogi

Warum sollte es nicht?

Ich dachte, dass bei so einem Versuch am Ende, wenn die Magneten 180° gedreht haben, nur ein Strahl, mit der energetisch günstigeren Spin-Einstellung rauskommt. Es wird aber eher so kommen, dass die beiden Strahlen einfach mitdrehen, und das Bild am Schluss genau so ausschaut.
Eine andere Abwandlung des Experimentes wäre, wenn man zusätzlich zu z- auch die x-Achse durch ein Magnetfeld auszeichnet. Da könnten dann vlt. zwei Strahlen mit den günstigeren Spins entstehen, die dann nicht auf der selben Achse liegen würden. ???

Zitat von Jogi

Durch die Ausrichtung der Spins kommt das mag. Moment zustande, aber egal.

Fakt ist, den ich durch diesen Thread dank Hawkwind gelernt habe, dass der Spin nie in allen 3 Raumrichtungen exakt definiert ist. Stimmt es so?

Zitat von Jogi

und zum Anderen der Spin entlang des Schwarzen Pfeils.

Ahhh... Da wäre ich noch echt vorsichtig, Jogi. In welche Richtung wird der Konus umgelaufen? Im Uhrzeigersinn? Was passiert, wenn der schwarze Pfeil die selbe Richtung hat, der Umlauf aber gegen den Urzeiger abgeht? Dann müsste ein entgegengesetzt gerichtetes magn. Moment resultieren. ... ?

Zitat von Jogi

Die WW mit dem Magnetfeld verursacht dann die Bewegung des ganzen Atoms, je nach Spinrichtung entweder up oder down.

Das denke ich allerdings auch, dass das magn. Feld sich auf die Ausrichtung der Atome auswirken sollte. Funktioniert die Kernspintomographie prinzipiell nicht deswegen?


Gruss, Johann

[richy]

Zitat von richy

Laesst ein Magnetfeld ein System dekohaerieren ?

So verstehe ich auch in etwa Jogis Eingangsfrage :

Ich behaupte jetzt mal, ohne es sicher zu wissen:
Beim Stern-Gerlach-Versuch kann man den bereits aufgespaltenen Strahl durch ein zweites, nachfolgendes inhomogenes Magnetfeld erneut aufspalten.

Damit behauptet / meint Jogi fuer meine Vorstellung, dass die Aufteilung noch keiner Messung entspricht. Da bin ich mir auch nicht sicher, denn man koennte ja noch zwischen Praeperation und Messung differenzieren. Aber selbst wenn man den Vorgang nur als Praeperation versteht sehe ich keinen Grund, warum man den Strahl nochmals in der selben Richtung aufteilen koennte. Jedem magnetischen Moment ist eine Raumrichtung zugeordnet und aufgrund der Raumquantisierung entstehen zwei "Hauptstrahlen".

Zitat von Hawkwind

Anders sieht es natürlich aus, wenn du nun ein inhomogenes Feld etwa senkrecht zur 1. Richtung anlegst( z.b. y statt z).
Bezüglich dieser Richtung befinden sich beide Strahlen in einem Überlagerungszustand und sie spalten wieder auf.

Wenn dem so ist wuerde ich das als Unterscheidungsmerkmal zu einer Messung und damit zur Dekohaerenz verstehen. Bei einer Messung, nach der Dekohaerenz ist keine Observable mehr in einem Ueberlagerungszustand.
Komplementaere Observablen sehe ich hierbei als eine Variable an.

Im Grunde ist mir nichts klarer. Im Gegenteil
Ich koennte jetzt definieren : Wenn die Praeperation zeitlich unumkehrbar ist, stellt sie eine Messung dar. Dies ist auf jeden Fall gegeben, wenn Temperatur und Masse zu nichtlinearen und damit unumkehrbaren Wechselwirkungen fuehren.
Aber das waere inkompatibel zu diesem Gicks Modell. Denn hier wird gezeigt, dass die Verschraenkung aufgehoben ist, d.h. alle Zustaende dekohaerieren, sobald nur eine beliebige Observable gemessen wird.

Fuer den SG Versuch wird ein Vakuum verwendet. Ist dieser alleine ausreichend um zu verhindern, dass die Atome bereits auf ihrem Weg zum Detektor dekohaerieren ? Die ganze Anordnung muesste man doch tiefkuehlen. Davon ist in Versuchsbeschreibungen aber nicht die Rede.
Es waere dann doch muessig darueber nachzudenken ob das Magnetfeld einer Messung entspricht wenn das Atom laengst gemessen, dekohaeriert ist. Immerhin sind das Silberatome. Richtig schwere Brocken.

[Jogi]

Hi Johann.

Zitat von JoAx

Hier gibt's was von Zeh (Seite 18):

http://www.uibk.ac.at/exphys/photonik/people/gwdiss.pdf

Ah, ja, danke.
- Dann müssen wir hier also doch über die BU, verborgene Variablen (lokal und nichtlokal), und zu allem Überfluss auch noch über Realismus sprechen.
Holt mich hier raus!!!

Ich dachte, dass bei so einem Versuch am Ende, wenn die Magneten 180° gedreht haben, nur ein Strahl, mit der energetisch günstigeren Spin-Einstellung rauskommt. Es wird aber eher so kommen, dass die beiden Strahlen einfach mitdrehen, und das Bild am Schluss genau so ausschaut.

Das denke ich auch.

Eine andere Abwandlung des Experimentes wäre, wenn man zusätzlich zu z- auch die x-Achse durch ein Magnetfeld auszeichnet. Da könnten dann vlt. zwei Strahlen mit den günstigeren Spins entstehen, die dann nicht auf der selben Achse liegen würden. ???

Wie meinen?
Ein Quadrupol-Magnetfeld?
Damit wird's einfach vier Flecken auf dem Schirm geben.

Fakt ist, den ich durch diesen Thread dank Hawking gelernt habe, dass der Spin nie in allen 3 Raumrichtungen exakt definiert ist. Stimmt es so?

Ja.
Solange kein Magnetfeld anliegt, kann man ja nicht mal sagen, ob überhaupt ein mag. Moment da ist.

In welche Richtung wird der Konus umgelaufen? Im Uhrzeigersinn?

Eine negative Ladung rotiert immer linksrum.

Was passiert, wenn der schwarze Pfeil die selbe Richtung hat, der Umlauf aber gegen den Urzeiger abgeht? Dann müsste ein entgegengesetzt gerichtetes magn. Moment resultieren. ... ?

Richtig.
Aber, wie gesagt, negative Ladung rotiert links, positive Ladung rotiert rechts.
Da beim Silberatom nur das eine Elektron für das resultierende Moment verantwortlich zeichnet, gibt es deshalb auch nur die zwei Zustände up und down.

Das denke ich allerdings auch, dass das magn. Feld sich auf die Ausrichtung der Atome auswirken sollte. Funktioniert die Kernspintomographie prinzipiell nicht deswegen?

Meines Wissens funktioniert der Kernspintomograph indem er Resonanzfrequenzen der Kernspins mit dem Magnetfeld, das er erzeugt, aufspürt und die verschiedenen Frequenzen in verschiedenen Graustufen oder sogar Farben abbildet.
Das wäre mal ein interessantes Thema, da sollten wir aber einen separaten Thread eröffnen.


Gruß Jogi

[JoAx]

Hi richy!

Zitat von richy

Damit behauptet / meint Jogi fuer meine Vorstellung, dass die Aufteilung noch keiner Messung entspricht.

Ich denke schon, dass das einer Messung entspricht. Einer Messung in z-Richtung. Und wenn man anschliessend die Strahlen wieder in der selben Richtung misst, dann stellt man fest, dass sich an den Spins nichts geändert hat. Wie Hawkwind gesagt hat. Hat man eine Observable gemessen, hier ist sie mit einer Raumrichtung verbunden, wird man anschliessend immer das selbe messen = die Strahlen spalten sich nicht wieder.

Zitat von richy

Jedem magnetischen Moment ist eine Raumrichtung zugeordnet und aufgrund der Raumquantisierung entstehen zwei "Hauptstrahlen".

Raumquantisierung? Gibt es die schon?

Zitat von richy

Bei einer Messung, nach der Dekohaerenz ist keine Observable mehr in einem Ueberlagerungszustand.

Das verbietet die Unschärferelation, danke ich.

Zitat von richy

Komplementaere Observablen sehe ich hierbei als eine Variable an.

Hier sind die Raumrichtungen komplementär, wenn ich das richtig verstanden habe. x- , y- und z-Richtungen verhalten sich zu einander, wie Ort und Impuls.

Zitat von richy

Dies ist auf jeden Fall gegeben, wenn Temperatur und Masse zu nichtlinearen und damit unumkehrbaren Wechselwirkungen fuehren.

Irgendwie habe ich noch nie etwas von einer Temperaturwechselwirkung gehöhrt, richy.
Eine Messung oder Präparation erfolgt imho durch WW-en. In diesem Fall gibt es nur eine WW die ausschlaggebend ist - em. WW. (Und damit ist auch ein Magnetfeld inbegriffen. ?)

Zitat von richy

d.h. alle Zustaende dekohaerieren, sobald nur eine beliebige Observable gemessen wird.

Das denke ich nicht. Nur die Preparation wird zunichte gemacht. ?


Gruss, Johann

[JoAx]

Zitat von Jogi

Holt mich hier raus!!!

Ja, ja. Die müssten wir echt analysieren. Es wird dabei imho davon ausgegangen, dass sich der Eigenwert bei einer Messung in einem Schlag einstellt = Quantensprung. Wenn das aber nicht so ist, was die Dekoherenz ja aussagt (?), dann könnten die klassischen (ein-fachen) Wahrscheinlichkeiten vlt. "einfach" fehl am Platz sein???

Zitat von Jogi

Wie meinen?
Ein Quadrupol-Magnetfeld?
Damit wird's einfach vier Flecken auf dem Schirm geben.

Ja gut. Ich denke nur, dass wenn da tatsächlich energetische Unterschiede gibt, dann werden zwei der Strahle vlt. zumindestens intensiver sein. Einfach vier gleiche Flecken wären klassisch zu erwarten, oder?

Zitat von Jogi

Eine negative Ladung rotiert immer linksrum.

Ok. Darauf bin ich auch schon gekommen. Ein rechtsrum "rotierendes Elektron" wäre ein Positron. Interessant!

Zitat von Jogi

Das wäre mal ein interessantes Thema, da sollten wir aber einen separaten Thread eröffnen.

Ja.


Gruss, Johann