> Jak wiadomo w doświadczeniu Sterna-Gerlacha atomy srebra mające na powłoce walencyjnej niesparowane elektrony przyjmują dwa stany spinowe - zgodnie z polem magnetycznym lub przeciwnie, co powoduje rozszczepienie wiązki atomów na dwie, gdy przechodzi przez silne, niejednorodne pole magnetyczne. Czy również pojedyncze, niezwiązane w atomach elektrony przepuszczane przez takie niejednorodne pole magnetyczne wykazują takie właściwości?

Tak, swobodne elektrony również wykazują dwustanową kwantyzację spinu w kierunku pola magnetycznego. Jednak doświadczenie Sterna-Gerlacha nie da się przeprowadzić ze swobodnymi elektronami bo posiadają one ładunek elektryczny, który powoduje silne zakrzywianie ich trajektorii w polu magnetycznym. Tylko na elektrycznie obojętnych atomach lub cząsteczkach można zauważyć efekt niewielkich sił gradientu pola magnetycznego na moment magnetyczny wynikający ze spinu elektronów.

Bardzo dziękuje Panie Leszku za odpowiedź. Mam pytanie w związku z tym. Czy da się tak zmodyfikować doświadczenie Sterna-Gerlacha lub ewentualnie przeprowadzić jakieś inne doświadczenie, żeby zminimalizować wpływ siły Lorenza na elektron i móc bezpośrednio zaobserwować wpływ spinu elektronu na trajektorię jego ruchu?

> Czy da się tak zmodyfikować doświadczenie Sterna-Gerlacha lub ewentualnie przeprowadzić jakieś inne doświadczenie, żeby zminimalizować wpływ siły Lorentza na elektron i móc bezpośrednio zaobserwować wpływ spinu elektronu na trajektorię jego ruchu?

Tak, można swobodny elektron wprawić w ruch cyklotronowy na orbicie kołowej w stałym polu magnetycznym. Moment pędu takiego elektronu jest skwantowany, a dodatkowo jego spin dodaje lub odejmuje ħ/2. Pomiar różnicy częstotliwości ruchu cyklotronowego tych dwóch stanów pozwala zmierzyć moment magnetyczny elektronu dokładniej niż 12 znaczących cyfr journals.a(*)10.1103/PhysRevLett.97.030801:
.

Jest to najdokładniejszy pomiar jakiejkolwiek stałej fizycznej. Ponadto elektrodynamika kwantowa umożliwia nam teoretyczne obliczenie tego momentu magnetycznego uzyskując doskonałą zgodność z doświadczeniem w granicach dokładności obliczeń en.wikiped(*)agnetic_dipole_moment#Electron . Choć teoretyczne obliczenia używające rachunku zaburzeń osiągają dokładność o rząd wielkości mniejszą niż doświadczalna, to ta zgodność jest wciąż fantastyczna, co ma dalekie implikacje filozoficzne:

1. Ponieważ elektrodynamika kwantowa jest teorią relatywistyczną, więc wszelkie teorie konkurencyjne do szczególnej teorii względności, typu Szczególna Teoria Eteru i tym podobne wciąż przewijające się przez nasze forum, musiałyby być w stanie również osiągnąć tę fantastyczną zgodność. Nie wróżę im jakichkolwiek szans.

2. Teoria magnetycznego momentu elektronu startuje od podstaw, robiąc tylko kilka uniwersalnych założeń typu zachowanie energii, równoważność układów inercjalnych, itp., a na mecie osiąga zgodność z rzeczywistością rzędu kilka na milion milionów. Tak duża zgodność nie może być wynikiem nagięcia teorii do rzeczywistości. Zdaje to kłam postmodernistycznym poglądom, że nauka jest arbitralną konstrukcją społeczną.

>Tak, można swobodny elektron wprawić w ruch cyklotronowy na orbicie kołowej w stałym polu magnetycznym. Moment pędu takiego elektronu jest skwantowany, a dodatkowo jego spin dodaje lub odejmuje ħ/2.

To, że moment pędu elektronu jest wielkością skwantowaną (przyjmuje wielokrotność zredukowanej stałej Plancka), a co za tym idzie, moment magnetyczny także jest skwantowany i zależny od tzw. magnetycznej liczby kwantowej to wiedziałem, ale myślałem, że dotyczy to jedynie elektronu uwięzionego w studni potencjału jądra atomowego.

Mam rozumieć, że elektron więziony na kołowej orbicie w cyklotronie również przejawia takie właściwości?

>Pomiar różnicy częstotliwości ruchu cyklotronowego tych dwóch stanów pozwala zmierzyć moment magnetyczny elektronu dokładniej niż 12 znaczących cyfr

W jaki sposób się to dokładnie mierzy?

>Jest to najdokładniejszy pomiar jakiejkolwiek stałej fizycznej. Ponadto elektrodynamika kwantowa umożliwia nam teoretyczne obliczenie tego momentu magnetycznego uzyskując doskonałą zgodność z doświadczeniem w granicach dokładności obliczeń en.wikiped(*)agnetic_dipole_moment#Electron . Choć teoretyczne obliczenia używające rachunku zaburzeń osiągają dokładność o rząd wielkości mniejszą niż doświadczalna, to ta zgodność jest wciąż fantastyczna, co ma dalekie implikacje filozoficzne:
>1. Ponieważ elektrodynamika kwantowa jest teorią relatywistyczną, więc wszelkie teorie konkurencyjne do szczególnej teorii względności, typu Szczególna Teoria Eteru i tym podobne wciąż przewijające się przez nasze forum, musiałyby być w stanie również osiągnąć tę fantastyczną zgodność. Nie wróżę im jakichkolwiek szans.
Ja też.
Wydaje mi się jednak, że dobrze zrozumiana teoria eteru, prowadzi do takiej samej relatywistyki i do takich samych wniosków jak STW. Nawet gdyby eter istniał to i tak nie będziemy tego w stanie wykryć. Czy zgadza się Pan z tym stwierdzeniem?

>2. Teoria magnetycznego momentu elektronu startuje od podstaw, robiąc tylko kilka uniwersalnych założeń typu zachowanie energii, równoważność układów inercjalnych, itp., a na mecie osiąga zgodność z rzeczywistością rzędu kilka na milion milionów. Tak duża zgodność nie może być wynikiem nagięcia teorii do rzeczywistości. Zdaje to kłam postmodernistycznym poglądom, że nauka jest arbitralną konstrukcją społeczną.

.

>> Moment pędu takiego elektronu jest skwantowany, a dodatkowo jego spin dodaje lub odejmuje ħ/2.
> Mam rozumieć, że elektron więziony na kołowej orbicie w cyklotronie również przejawia takie właściwości?

Tak, skwantowanie momentu pędu jest uniwersalnym zjawiskiem i w szczególności nie zależy od źródła zewnętrznego potencjału.

>> Pomiar różnicy częstotliwości ruchu cyklotronowego tych dwóch stanów pozwala zmierzyć moment magnetyczny elektronu dokładniej niż 12 znaczących cyfr
> W jaki sposób się to dokładnie mierzy?

Pomiar jest skomplikowany (mogę wysłać cytowaną pracę na życzenie), bo elektroniczne śledzenie pojedynczego elektronu bez znaczącego zaburzania jego ruchu nie jest proste. W sumie pomiar ten sprowadza się do zmierzenia różnicy ν_a dwóch częstotliwości cyklotronowych (patrz rys. b poprzednio załączony).

> Wydaje mi się jednak, że dobrze zrozumiana teoria eteru, prowadzi do takiej samej relatywistyki i do takich samych wniosków jak STW. Nawet gdyby eter istniał to i tak nie będziemy tego w stanie wykryć. Czy zgadza się Pan z tym stwierdzeniem?

Nie. Jedynie w ramach kinematyki można teorię eteru uzgodnić z doświadczeniem w dosyć prosty (choć "brzydki") sposób przez uzmiennienie jednokierunkowej prędkości światła. W ramach dynamiki prawa fizyki tak się komplikują w zależności od ruchu obserwatora, że na pozór prosta idea eteru jako nośnika fal elektromagnetycznych staje się bezsensowna. Pisałem o tym wcześniej. www.racjonalista.pl/forum.php/s,781111#w787900