İçeriğe atla

Stern-Gerlach deneyi

Stern-Gerlach deneyi[1] Alman fizikçi Otto Stern ve Walther Gerlach tarafından isimlendirilen taneciklerin sapmasının kuantum mekaniği alanında önemli bir deneydir. 1922 yılında Otto Stern ve Walther Gerlach tarafından gerçekleştirilen bu deney, genellikle parçacıkların saçınımını kullanarak kuantum mekaniğinin temel noktalarını açığa çıkarması açısından önemlidir. Bu deney elektronların ve atomların özünde kuantum özelliklerine sahip olduğunu ve ölçülürken kuantum mekaniğinin sistemi nasıl etkilediğini ispat etmek için yapılmaktadır.

Basit Teori ve Tanımlama

Kuantum dönme ve Stern–Gerlach experiment içindeki klasik magnet.
Stern–Gerlach deneyinin temel elementleri.

Stern-Gerlach deneyi homojen olmayan manyetik alana doğru tanecik demetleri göndermeyi ve bu taneciklerin sapmalarını gözlemlemeyi içerir. Sonuçlar taneciklerin özünde klasik olarak dönen objelerin açısal momentumuna yakından benzeyen fakat sadece kesin değerlerlenicelendirilen açısal momentuma sahip olduğunu gösterir. Bir diğer önemli sonuç ise, sadece bir parçacığın dönme bileşeni aynı anda ölçülebilir bunun anlamı z ekseni boyunca dönme ölçümü, x ve y eksenleri boyunca parçacığın dönme bilgilerini yok eder.

Stern-Gerlach deneyi normal olarak elektriksel nötr parçacık ya da atomların iletilmesi için kullanılmaktadır. Bu manyetik alana doğru hareket eden yüklü parçacığın yörüngesi ve dönme-bağımlı etkilere izin vererek hakim olmak için büyük sapmalardan kaçınır. Eğer parçacık klasik olarak dönen dipol olarak davranırsa, manyetik alanın dipolün üzerine uyguladığı dönme momentumu dolayısıyla manyetik alan gibi devinecektir. Parçacık homojen manyetik alana doğru hareket ettiği takdirde, dipolün zıt uçlarındaki birbirlerini nötrleyen yüklere etki eden kuvvet kaybolur ve parçacığın yörüngesi etkisiz hale getirilecektir. Fakat, manyetik alan homojen olmadığı takdirde, dipolün bir ucundaki kuvvet diğer uçtaki kuvvetten parçacığın yörüngesinin yönünü değiştiren net kuvvet olması için ihmal edilecek kadar büyük olacaktır. Eğer parçacık klasik olarak dönebilen objeler olsaydı, açısal momentum vektörlerinin dağılımının belirsiz ve devamlı olması beklenirdi. Her bir parçacık dedektör ekranında bazı yoğunluk dağıtıcı üreten farklı miktar tarafından saptırılır. Bunun karşılığında, Stern-Gerlach düzeneğine giden parçacıkların belirli miktarlar tarafından aşağı ya da yukarı yönü değiştirilir. Bu, kuantumun gözlenebilirliğinin ölçüsüydü. Günümüzde, dönebilen olarak bilinir ve gözlenebilirliğin nokta spektrumu olduğu yerde ölçümün mümkün sonucunun olduğunu kanıtlar. Atomik spektrum gibi aralıklı kuantum olayları olmasına rağmen, Stern-Gerlach deneyi bilim adamlarına üperpose olmuş kuantum durumlarının ölçümlerini yürütmek için bilim tarihinde ilk kez izin vermiştir.

Günümüzde teoriksel olarak kuantum açısal hızına sahip olan herhangi bir tür "belli bir dereceye kadar enerji içermek" olarak da bilinen kesik spektruma sahiptir.

Eğer deney elektron gibi yüklü taneciklerle iletilirse, halkada yönü çevirmeye eğilimli Lorentz kuvveti oluşur. Bu kuvvet yüklü parçacığın yolunu çapraz duruma getirmek için uygun büyüklükteki elektrik alanı tarafından etkisiz hale getirilebilir.

Fermiyonlar için dönme değerleri.

Elektronlar dönen parçacıklardır. (Stern-Gerlach ile serbest elektronların varolamayacağı not edilmelidir.[2]) Bunlar herhangi bir eksen boyunca ölçülen, tamamen quantum mekaniksel olay olan ve mümkün olabilen dönme açısal momentum değerleridir. Çünkü bu değerler hep aynıdır, elektronların kesin değerleri olarak görülür ve bazen kesin açısal momentum olarak da bilinir. (Diğer taneciklerin mevcut olmasına bağlı ve çeşitli olabilen orbital açısal momentumdan ayırmak için). Elektronlar için eksenle ölçülen dönme açısal momentum için iki olası değer vardır. Aynı bilgi üçer kuark içeren nötron ve proton için doğrudur. Fakat, üç kuarklar birbirlerini nötrleyen çiftlere sahip değildir ve karşıt parçacığa net yarım dönme veren üçüncü kuark ‘Proton dönüm noktasından önce inanılan olarak keşfedilmiştir. Çünkü, nükleonların asıl dönmeleri asıldan çok orbitaldir. Diğer parçacıklar mümkün olan farklı dönme değerlerine sahiptir. Delta baryonları, +3⁄2 parçacıklar ve dört mümkün momentum değeri olarak dönerler. Vektör mezonları, W ve Z bozonları gibi -1 dönme sayısına ve üç mümkün olan dönme açısal momentum değerine sahip olan parçacıklardır.

Matematiksel olarak yarım dönme sayısına sahip parçacıkları tanımlamak için, Dirac’ın bra-ket gösterimini kullanmak en kolayıdır. Parçacıklar Stern-Gerlach düzeneğine doğru giderken, dönmenin aşağı mı yukarı mı olduğunu çözen dedektör tarafından gözlemlenirler. Bunlar izin verilen mümkün değerleri, +ħ/2 ya da −ħ/2, alabilen açısal momentum numarası, j, tarafından tanımlanır. Matematiksel terim olarak:

C değerleri compleks numaralardır. Mutlak değerlerinin karesi, j'nin iki olası değerlerinin bulunabildiği durumdaki ihtimaline karar verir. Sabitler değerlerin bulunabilmesi için normalleştirilmelidir. Bu nedenle sadece mutlak değerlerde verimli olmaktadır.

Sıralı Deneyler

Eğer birçok Stern-Gerlach düzeneklerini birleştirirsek, açıkça görebiliriz ki, düzenekler basit ayırıcılar olarak davranmazlar. Fakat kuantum mekaniği yasalarına göre[3] değişen durum, ışık kutuplaşması gibi, gözlenir.

Tarihçe

Frankfurt Üniversitesinde deneyi anmak için bulunan plaka.

Stern-Gerlach deneyi 1922 yılında Otto Stern ve Walther Gerlach tarafından Frankfurt, Almanya'da gerçekleştirildi. Bu yıllarda Stern, Frankfurt Üniversitesi Teoretiksel Fizik Enstitüsü'nde Max Born’un asistanıydı. Gerlach is aynı üniversitenin Deneysel Fizik Enstitüsü'nde asıstandı.

Deneyin yapıldığı zamanlarda atomu tanımlayan en öncelikli model, elektronların pozitif yüklü çekirdeklerin etrafında sadece kesin ayrık atomik orbitallerde veya enerji seviyelerinde olduğunu belirten Bohr atom modeliydi. Elektronlar uzayda kesin pozisyonda olmak için belirli dereceye kadar enerji içerdiğinden beri, ayrık orbitlerin içindeki farklılıklar uzay kuvantumlama olarak refere edilir. Stern-Gerlach deneyi gümüş atomunun açısal momentumunun yönünün belirli dereceye kadar enerji içerdiği anlamına gelen Bohr-Sommerfeld hipotezini test etmek için yapılmıştır.[4]

Deneyin Uhlenbeck ve Goudsmit dönen elektronun varolduğu hipotezini formüle dökmeden yıllar önce yapıldığı not edilmelidir. Stern-Gerlach deneyinin sonuçları daha sonradan quantum mekaniğinin yarım dönebilen parçacık tahminlerine katılır bir hale dönüşse de, deney Bohr-Sommerfeld teorisinin onayı olarak görülmelidir.[5]

1927 yılında, T.E. Phipps ve J.B. Taylor, gümüş atomunun kullanımının neden olabileceği herhangi bir şüpheyi gümüş atomları[6] kullanarak eleyerek böylece en alt seviyedeki hidrojen atomlarının kullanım etkilerini yeniden üretmiştir.

Önemi

Modern fizikte, deneyden sonraki gelişmeler Stern-Gerlach deneyinden önemli ölçüde etkilenmiştir.

  • Deneyi takip eden on yıl içerisinde, bilim adamları bazı atomların çekirdeğini ayrıca belirli dereceye kadar enerji içeren açısal momentuma sahip olmasına benzer teknikler kullanarak göstermiştir. Bu çekirdek açısal momentum ile spektroskopik çizgideki aşırı ince yapıdan sorumlu elektronların etkileşimidir.
  • 1930 yıllarında Stern-Gerlach düzeneklerinin gelişmiş versiyonu kullanılarak, Isidor Rabi ve arkadaşları çeşitli manyetik alanlar kullanarak bir tanesinin bir düzeyden diğerine geçmesi için manyetik momentuma güç uygulayabileceğini göstermiştir. Deney serileri 1937 yılında, Isidor Rabi ve arkadaşları geçişlerin düzeyi çeşitli alanlar ya da RF alanıyla tetiklenebileceğini keşfettiklerinde en son noktaya eriştirilmiştir.
  • Norman F. Ramsey, Rabi düzeneğini alan ile birlikte zaman etkileşimini artırmak için geliştirmiştir. Radyasyon tekrar sıklığından (frekansından) dolayı oluşan uç hassaslık doğru zamanı elde etmek için kullanışlı olmuştur. Günümüzde hala atomik saatlerde kullanılmaktadır.
  • 1960 yılından önce, Ramsey ve Daniel Kleppner Stern-Gerlach sistemini günümüzde popüler olan atomik saatlerde de kullanılan hidrojen MASER’in enerji kaynağı olduğundan polarize olmuş hidrojen demeti üretmek için geliştirmiştir.
  • Dönme hakkındaki doğrudan gözlem, kuantum mekaniğinde kuvantumlamanın en doğrudan kanıtı olmasıdır. Stern-Gerlach deneyi kuantum ölçüsünün paradigması haline gelmiştir. Özellikle, von Neumann projeksiyonunu sağlamak için varsayılır. Daha ileri sezgilere göre, kuantum mekaniksel homojen olmayan manyetik alan[7] etkileşiminin tanımına dayanır. Bu sadece kesin algılamada doğru olabilir. Von Neumann projeksiyonu sadece manjetik alan homojen olduğunda kesin olduğunda sağlanır. Çünkü, Von Neumann projeksiyonu düzenli fonksiyonlara sahip Stern-Gerlach düzeneğiyle bile uyumsuzdur.

Kaynakça

  1. ^ Gerlach, W.; Stern, O. (1922). "Das magnetische Moment des Silberatoms". Zeitschrift für Physik 9: 353–355. Bibcode:1922ZPhy....9..353G. doi:10.1007/BF01326984
  2. ^ http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.81.4772 -[] Comment on "Stern-Gerlach Effect for Electron Beams"
  3. ^ Sakurai, J.-J. (1985). Modern quantum mechanics. Addison-Wesley. ISBN 0-201-53929-2.
  4. ^ Stern, O. (1921). "Ein Weg zur experimentellen Pruefung der Richtungsquantelung im Magnetfeld". Zeitschrift für Physik 7: 249–253. Bibcode:1921ZPhy....7..249S. doi:10.1007/BF01332793.
  5. ^ Weinert, F. (1995). "Wrong theory—right experiment: The significance of the Stern–Gerlach experiments". Studies in History and Philosophy of Modern Physics26B: 75–86. doi:10.1016/1355-2198(95)00002-B.
  6. ^ Phipps, T.E.; Taylor, J.B. (1927). "The Magnetic Moment of the Hydrogen Atom". Physical Review 29 (2): 309–320. Bibcode:1927PhRv...29..309P. doi:10.1103/PhysRev.29.309.
  7. ^ Scully, M.O.; Lamb, W.E.; Barut, A. (1987). "On the theory of the Stern–Gerlach apparatus". Foundations of Physics 17 (6): 575–583. Bibcode:1987FoPh...17..575S. doi:10.1007/BF01882788
  1.  Gerlach, W.; Stern, O. (1922). "Das magnetische Moment des Silberatoms". Zeitschrift für Physik 9: 353–355. Bibcode:1922ZPhy....9..353G. doi:10.1007/BF01326984.
  2.  http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.81.4772 -[] Comment on "Stern-Gerlach Effect for Electron Beams"
  3.  Sakurai, J.-J. (1985). Modern quantum mechanics. Addison-Wesley. ISBN 0-201-53929-2.
  4.  Stern, O. (1921). "Ein Weg zur experimentellen Pruefung der Richtungsquantelung im Magnetfeld". Zeitschrift für Physik 7: 249–253. Bibcode:1921ZPhy....7..249S. doi:10.1007/BF01332793.
  5.  Weinert, F. (1995). "Wrong theory—right experiment: The significance of the Stern–Gerlach experiments". Studies in History and Philosophy of Modern Physics 26B: 75–86. doi:10.1016/1355-2198(95)00002-B.
  6.  Phipps, T.E.; Taylor, J.B. (1927). "The Magnetic Moment of the Hydrogen Atom". Physical Review 29 (2): 309–320. Bibcode:1927PhRv...29..309P. doi:10.1103/PhysRev.29.309.
  7.  Scully, M.O.; Lamb, W.E.; Barut, A. (1987). "On the theory of the Stern–Gerlach apparatus". Foundations of Physics 17 (6): 575–583. Bibcode:1987FoPh...17..575S. doi:10.1007/BF01882788.

Dış bağlantılar

Notlar

  • Bu makale ilgili İngilizce Vikipedi makalesinden çevrilmektedir.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Foton</span>

Foton, Modern Fizik'te ışık, radyo dalgaları gibi elektromanyetik radyasyonu içeren Elektromanyetik Alan kuantumu yani ışığın temel birimidir. Ayrıca, Elektromanyetik Kuvvet'lerde kuvvet taşıyan, kütlesiz temel parçacıktır. Parçacık terimi; genelde kütlesi olan veya ne kadar küçük olursa olsun bir cismi var olan anlamıyla kullanılır. Ancak, fotonlar için kullanılırken "en küçük enerji yumağı"nı temsil eden bir birimi ifade eder. Fotonlar Bozon sınıfına aittir. Kütlesiz oldukları için boşluktaki hızı 299.792.458 m/s dir.

Dalga-parçacık ikililiği teorisi tüm maddelerin yalnızca kütlesi olan bir parçacık değil aynı zamanda da enerji transferi yapan bir dalga olduğunu gösterir. Kuantum mekaniğinin temel konsepti, kuantum düzeyindeki objelerin davranışlarında ‘’parçaçık’’ ve ‘’dalga’’ gibi klasik konseptlerin yetersiz kalmasından dolayı bu teoriyi işaret eder. Standart kuantum yorumları bu paradoksu evrenin temel özelliği olarak açıklarken, alternatif yorumlar bu ikililiği gelişmekte olan, gözlemci üzerinde bulunan çeşitli sınırlamalardan dolayı kaynaklanan ikinci dereceden bir sonuç olarak açıklar. Bu yargı sıkça kullanılan, dalga-parçacık ikililiğinin tamamlayıcılık görüşüne hizmet ettiğini, birinin bu fenomeni bir veya başka bir yoldan görebileceğini ama ikisinin de aynı anda olamayacağını söyleyen Kopenhag yorumu ile açıklamayı hedefler.

<span class="mw-page-title-main">Elektron</span> Temel elektrik yüküne sahip atomaltı parçacık

Elektron, eksi bir temel elektrik yüküne sahip bir atomaltı parçacıktır. Lepton parçacık ailesinin ilk nesline aittir ve bileşenleri ya da bilinen bir alt yapıları olmadığından genellikle temel parçacıklar olarak düşünülürler. Kütleleri, protonların yaklaşık olarak 1/1836'sı kadardır. Kuantum mekaniği özellikleri arasında, indirgenmiş Planck sabiti (ħ) biriminde ifade edilen, yarım tam sayı değerinde içsel bir açısal momentum (spin) vardır. Fermiyon olmasından ötürü, Pauli dışarlama ilkesi gereğince iki elektron aynı kuantum durumunda bulunamaz. Temel parçacıkların tamamı gibi hem parçacık hem dalga özelliklerini gösterir ve bu sayede diğer parçacıklarla çarpışabilir ya da kırınabilirler.

Spin ya da dönü, temel parçacıklar ve dolayısıyla bileşik parçacıklar (hadronlar) ve atom çekirdeklerince taşınan korunan bir niceliktir.

<span class="mw-page-title-main">Pauli dışarlama ilkesi</span> Kuantum mekaniği prensibi: iki özdeş fermiyon aynı anda, aynı kuantum halinde bulunamazlar.

Pauli dışarlama ilkesi ya da Pauli dışlama ilkesi, iki ya da daha çok özdeş fermiyonun aynı kuantum durumda olamayacağını belirten bir kuantum mekaniği yasasıdır. Bu yasa, kuramsal fizikçi Wolfgang Pauli tarafından 1925 yılında bulunmuştur. İlk bulunuşunda yasa yalnızca elektronlar için geçerliyken, 1940 yılında Spin-istatistik teoreminin bulunmasıyla birlikte bütün fermiyonları kapsayacak biçimde genişletilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Proton</span> artı yüke sahip atom altı parçacık

Proton, atom çekirdeğinde bulunan artı yüklü atomaltı parçacıktır. Elektronlardan farklı olarak atomun ağırlığında hesaba katılacak düzeyde kütleye sahiptirler. Şimdiye kadar Protonların İki yukarı bir aşağı kuarktan oluştuğu kabul edilse de yeni yapılan bilimsel çalışmalarda araştırmacılar protonun kütlesinin yüzde 9'unun kuarkların ağırlığından, yüzde 32'sinin protonun içindeki kuarkların hızlı hareketlerinin meydana getirdiği enerjiden, yüzde 36'sının protonun kütlesiz parçacıkları olan ve kuarkları bir arada tutmaya yardımcı olan gluonların enerjilerinden, geriye kalan yüzde 23'lük bölümünse kuarkların ve gluonların protonun içinde karmaşık şekillerde etkileşimlerde bulunduklarında meydana gelen kuantum etkimelerden oluştuğunu buldular. Evrendeki bütün protonlar 1,6 x 10−19 değerinde pozitif yüke sahiptirler. Bu, atomlardaki çeşitli protonların birbirlerini itmelerini sağlar. Ama aradaki çekim, itmeden 100 kez daha güçlü olduğu için protonlar birbirlerinden ayrılmazlar. Protonun kütlesi elektronunkinden 1836 kat fazladır. Buna karşın, bilinmeyen bir nedenden ötürü elektronun yükü protonunkiyle aynıdır: 1,6 x 10−19 C. Atom içinde her biri (+1) pozitif elektrik yükü taşıyan taneciğe proton denir. Bu yüke yük birimi denir. Protonun yüklü elektronun yüküne eşit fakat ters işaretlidir.Bir protonun yoğunluğu yaklaşık olarak 4 x 1017 Kg/m³ 'tür. (2,5 x 1016 Lb/Ft3)

<span class="mw-page-title-main">Nükleer manyetik rezonans</span> Nükleer spin durumunun değişimine dayalı spektroskopik teknik

Nükleer manyetik rezonans (NMR) atom çekirdeklerinin manyetik özelliklerine bağlı bir fiziksel olgudur. Tek sayılı nükleon içeren tüm çekirdekler ve çift sayılı olan bazı diğer çekirdeklerin bir manyetik momenti vardır. En yaygın kullanılan çekirdekler hidrojen-1 ve karbon-13'tür, ancak çoğu başka elementin de bazı izotopları da gözlemlenebilir. NMR, bir manyetik çekirdeği incelemek için onun manyetik momentini dışarıdan uygulanan kuvvetli bir manyetik alan ile aynı doğrultuya sokar, sonra momentlerin yönlenmesi bir elektromanyetik dalganın etkisiyle bozulur.

<span class="mw-page-title-main">Açısal momentum</span> Fiziksel nicelik

Açısal momentum, herhangi bir cismin dönüş hareketine devam etme isteğinin bir göstergesidir ve bu nicelik cismin kütlesine, şekline ve hızına bağlıdır. Açısal momentum bir vektör birimidir ve cismin belirli eksenler üzerinde sahip olduğu dönüş eylemsizliği ile dönüş hızını ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Manyetizma</span> class of physical phenomena

Manyetizma, manyetik alan tarafından oluşturulan fiziksel bir olgudur. Elektrik akımı ya da temel bir parçacık herhangi bir manyetik alan yaratabilir. Bu manyetik alan aynı zamanda diğer akımları ve manyetik momentleri de etkiler. Manyetik alan her maddeyi belli bir ölçüde etkiler. Kalıcı mıknatıslar üzerindeki etkisi en çok bilinen bir durumdur. Kalıcı mıknatıslar ferromanyetizmadan dolayı kalıcı manyetik momente sahiptir. Ferromanyetizma kelimesinde yer alan “ferro” ön eki demir elementinin isminden türetilmiştir. Çünkü kalıcı mıknatıs ilk olarak “manyetit – Fe3O4” adı verilen demir elementinin doğal bir formu olarak gözlemlenmiştir. Çoğu madde kalıcı momente sahip değildir. Bazıları manyetik alan tarafından çekilirken (paramanyetizm); bazıları manyetik alan tarafından itilir (diyamanyetizm). Bazıları ise herhangi bir manyetik alana maruz kaldığında daha karmaşık durumlara sevk olur. Manyetik alan tarafından ihmal edilecek ölçüde etkilenen maddeler ise manyetik olmayan maddeler olarak bilinir. Bunlar bakır, alüminyum, gazlar ve plastiktir. Ayrıca, saf oksijen sıvı hale kadar soğutulduğunda manyetik özellikler gösterir.

Lepton, temel parçacıklardan birisidir ve maddenin yapı taşıdır. En çok bilinen lepton, atomda bulunarak atomun kimyasal özelliklerini belirleyerek neredeyse tüm kimyayı oluşturan elektrondur. İki temel lepton sınıfı vardır: yüklü leptonlar ve nötr leptonlar. Yüklü leptonlar diğer parçacıklarla birleşerek atom ya da pozitronyum gibi bileşik parçacıklar meydana getirirken nötrinolar diğer parçacıklarla etkileşime girmezler ve bu sebepten algılanmaları çok zordur.

<span class="mw-page-title-main">Enerji seviyesi</span>

Enerji seviyesi, atom çekirdeğinin etrafında katman katman biçiminde bulunan kısımların her biridir. Bu yörüngelerde elektronlar bulunur. Yörüngenin numarası; 1, 2, 3, 4, ... gibi sayı değerlerini alabilir. Yörünge numarasına baş kuantum sayısı da denir ve "n" ile gösterilir. Yörünge numarası ile yörüngenin çekirdeğe uzaklığı doğru orantılıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kuantum mekaniği</span> atom altı seviyede çalışmalar yapan bilim dalı

Kuantum mekaniği veya kuantum fiziği, atom altı parçacıkları inceleyen bir temel fizik dalıdır. Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır. Kuantum mekaniği, moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik ışınımlarla olan etkileşimlerini de kapsar.

Kuantum mekaniği madde ve atomların ve atom içindeki parçacıklar ölçeğinde enerji ile etkileşimlerinin davranışını açıklayan bilimsel ilkeler organıdır: Bu makaleye teknik olmayan konuların tanıtımında ulaşabilirsiniz.

Modern kuantum (nicem) mekaniğinden önce gelen eski kuantum (nicem) kuramı, 1900 ile 1925 yılları arasında elde edilen sonuçların birikimidir. Bu kuramın, klasik mekaniğin ilk doğrulamaları olduğunu günümüzde anladığımız bu kuram, ilk zamanlar tamamlanmış veya istikrarlı değildi. Bohr modeli çalışmaların odak noktasıydı. Eski kuantum döneminde, Arnold Sommerfield, uzay nicemlenimi olarak anılan açısal momentumun (devinimin) z-bileşkesinde nicemlenim yaparak önemli katkılarda bulunmuştur. Bu katkı, electron yörüngelerinin dairesel yerine eliptik olduğunu ortaya çıkarmıştır ve kuantum çakışıklık kavramını ortaya atmıştır. Bu kuram, electron dönüsü hariç Zeeman etkisini açıklamaktadır.

Kuantum mekaniğinde, spin-yörünge etkileşimi(spin-yörünge etkisi, spin-yörünge bağlaşımı) parçacığın dönüşünün hareketiyle etkileşimidir. En çok bilinen örnek ise, elektronların dönüşü ile elektronların çekirdek etrafındaki dönüşünden dolayı oluşan manyetik alandan dolayı oluşan elektromanyetik etkileşim ve buna bağlı olan elektronların atomik enerji seviyesindeki değişim. Bu tayf çizgilerinden saptanabilir. Buna benzer bir diğer etki proton ve nötronların çekirdekte dönmesinden dolayı oluşan olan Açısal momentum ve güçlü nükleer kuvvet, nükleer kabuk modelindeki değişime neden olur. Spintronik alanında, yarı iletkenlerde ve diğer materyallerde spin yörünge etkileşimi yeni teknolojik gelişimler için araştırılmaktadır.

Kuantum mekaniğinin tarihi modern fizik tarihinin önemli bir parçasıdır. Kuantum kimyası tarihi ile iç içe olan kuantum mekaniği tarihi özünde birkaç farklı bilimsel keşif ile başlar; 1838’de Michael Faraday tarafından elektron demetlerinin keşfi, Gustav Kirchhoff tarafından 1859-60 kışı siyah cisim ışıması problemi beyanı, Ludwig Boltzmann’ın 1877 yılındaki fiziksel bir sistemin enerji seviyelerinin ayrıklardan olabileceği önerisi, 1887 yılında Heinrich Hertz’in fotoelektrik etkiyi keşfetmesi ve Max Planck’ın 1900 yılında ileri sürdüğü, herhangi bir enerji yayan atomik sisteminin teorik olarak birkaç farklı “enerji elementi” ε (epsilon) ne bölünebilmesi, bu enerji elementlerinden her birinin frekansına ν orantılı olması ve ayrı ayrı enerji üretebilmesi hipotezi, aşağıdaki formülle gösterilmiştir;

<span class="mw-page-title-main">Manyetik tek kutup</span>

Manyetik monopol, parçacık fiziğinde yalıtılmış tek bir manyetik kutbu olan kuramsal bir temel parçacıktır. Daha teknik terimlerle açıklanacak olursa, bir manyetik monopol net manyetik yükü olan bir parçacıktır. Bu teori köklerini manyetik monopollerin varlığını öngören parçacık teorileri, özellikle büyük birleşim ve süper sicim teorilerinden alır. Çubuk şeklindeki mıknatısların manyetik alanı ve elektromanyetikler manyetik monopollerden kaynaklanmazlar. Manyetik monopollerin varlığını kanıtlayan herhangi bir deneysel veri yoktur. Bazı yoğun madde sistemleri efektif manyetik monopol, quasi parçacığını veya matematiksel olarak manyetik monopollerle benzeşen bazı fenomenleri barındırır.

Kuantum mekaniğinde, toplam açılar momentum kuantum sayısı verilen parçacığın toplam açısal momentumunu gene o parçacığın dairesel açısal momentumu ve kendi iç açısal monetumu- spini gibi- ile birleştirerek parametrize eder.

Kuantum elektrodinamiğinde bir parçacığın anormal manyetik momenti, döngülerle beraber Feynman diyagramları ile ifade edilen kuantum mekaniğinin, o parçanın manyetik momentine etkilerinin bir katkısıdır.

Fizikte, bir elektronun açısal momentumunun, kütlesinin ve yükünün değeri aynı olan bir karadelik olsaydı bu karadeliğin elektronun diğer özelliklerini de paylaşacağını bahseden spekülatif bir hipotez vardır. En önemlisi, Brandon Carter 1968'de böyle bir nesnenin manyetik momentinin bir elektronunkiyle eşleşeceğini gösterdi. Bu ilginç çünkü özel göreliliği göz ardı eden ve elektronu dönen küçük bir yük küresi olarak ele alan hesaplamalar, deneysel değerden kabaca iki kat daha küçük bir manyetik moment veriyor.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.