슈테른-게를라흐 실험 문서 원본 보기

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{{양자역학}}

'''슈테른-게를라흐 실험'''({{lang|en|Stern–Gerlach experiment}})은 [[원자]]의 [[자기 모멘트]]와 [[스핀 (물리학)|스핀]]이 [[양자화 (물리학)|양자화]]되어 있다는 사실을 증명한 실험이다. [[오토 슈테른]]과 발터 게를라흐({{lang|de|Walther Gerlach}})가 1922년에 실시하였다.<ref>
{{저널 인용|저자=W. Gerlach, [[오토 슈테른|O. Stern]]|제목={{lang|de|Das magnetische Moment des Silberatoms}}|저널={{lang|de|Zeitschrift für Physik A}}|권=9|호=1|쪽=353–355|연도=1922|doi=10.1007/BF01326984}}</ref> [[양자역학]]의 가장 근본적인 실험 가운데 하나다.

[[파일:SternGerlach2.jpg|섬네일|오른쪽|프랑크푸르트 Physikalischer Verein 에 있는 슈테른-게를라흐 실험 기념 동판]]
== 설명 ==
슈테른-게를라흐 실험에서는 [[진공]]에서 전기적으로 중성인 [[은]]을 기화하여, 이를 정렬된 슬릿을 통과하게 하여 은 원자 빔({{lang|en|beam}})을 만든다. 이 은 원자로 이루어진 빔은 불균일한 [[자기장]]을 통과한 뒤, 차가운 유리판 위를 향하게 한다. 은 원자는 [[자기 모멘트]]를 지니므로 자기장에 영향을 받는다. 불균일한 자기장을 사용하는 이유는 균일한 자기장에서는 은 원자는 [[세차 운동]]만 겪으며 그 진로가 변하지 않지만, 불균일한 자기장의 경우에는 은 원자의 진로가 휘기 때문이다. 이 때에 휘는 정도와 방향은 불균일한 자기장과 그 안에 있는 원자의 쌍극자 방향과의 관계에 따라서 자기 모멘트와 자기장의 기울기 사이의 힘에 따라 변한다.
:<math>\vec F (\vec r)= (\vec m \cdot \nabla) \vec B (\vec r)</math>
은 원자의 진로가 휘는 정도는 은이 유리판 위에 쌓인 자취를 통해 측정할 수 있다.
[[파일:Stern-Gerlach experiment.PNG|가운데|슈테른-게를라흐 실험 기구]]

고전적으로 자기 모멘트는 연속적인 값이므로, 유리판 위의 자취는 연속적인 모양을 해야 한다. 그러나 실제 실험을 해 보면, 자취는 두 개의 서로 떨어진 점이다. 즉, 자취가 불연속적이고, 은의 자기 모멘트는 두 개의 양자화된 값 가운데 하나를 가진다는 사실을 알 수 있다. 은의 자기 모멘트는 그 [[각운동량]]에 비례한다. 따라서 은의 [[바닥 상태]]에서 가능한 각운동량 값이 두 가지다. 양자역학적으로, 이는 은 원자 안의 [[전자]]의 [[스핀 (물리학)|스핀]]의 임의의 성분이 두 가지의 값을 가질 수 있기 때문이다.

== 각주 ==
{{각주}}
* {{저널 인용
|저자=B. Friedrich, D. Herschbach
 |title=Stern and Gerlach: How a Bad Cigar Helped Reorient Atomic Physics
 |journal=Physics Today
 |volume=56 |page=53
 |year=2003
 |doi=10.1063/1.1650229
 |issue=12}}
* {{저널 인용
 |last=Reinisch |first=G.
 |title=Stern–Gerlach experiment as the pioneer—and probably the simplest—quantum entanglement test?
 |journal=Physics Letters A
 |volume=259 |issue=6 |pages=427–430
 |year=1999
 |doi=10.1016/S0375-9601(99)00472-7}}
* {{저널 인용
 |last=Venugopalan |first=A.
 |title=Decoherence and Schrödinger-cat states in a Stern−Gerlach-type experiment
 |journal=Physical Review A
 |volume=56 |pages=4307–4310
 |year=1997
 |doi=10.1103/PhysRevA.56.4307
 |issue=5}}
* {{저널 인용|성=Bernstein|이름=Jeremy|제목={{lang|en|The Stern Gerlach Experiment}}|연도=2010|arxiv=1007.2435}}

{{전거 통제}}

[[분류:양자역학]]
[[분류:스핀트로닉스]]
[[분류:물리학 실험]]
[[분류:1922년 과학]]
[[분류:초기 양자역학]]
[[분류:양자 측정]]