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Quanten-Verschränkung beim Stern-Gerlach-Versuch
 
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Ehos



Anmeldungsdatum: 29.10.2010
Beiträge: 23

Beitrag Ehos Verfasst am: 04. Nov 2022 19:40    Titel: Quanten-Verschränkung beim Stern-Gerlach-Versuch Antworten mit Zitat

In folgendem Video wird der Unterschied zwischen quantenmechanischen Spins und klassischen Stabmagneten beim Durchgang durch ein inhomogenen Magnetfeld sehr anschaulich erklärt (Stern-Gerlach-Versuch).

https://www.youtube.com/watch?v=IVbsnEeVNWo

Dazu habe ich zwei Fragen.

Frage 1
In dem Video wird erklärt, was passiert, wenn sich klassische Stabmagneten zeitlich nacheinander durch ein inhomogenes Magnetfeld bewegen (=Stern-Gerlach-Versuch). Im Video wird behauptet, dass die Auftreff-Punkte der Stabmagnete auf dem Schirm insgesamt eine senkrechte Gerade ergeben (Siehe Video 12:30 - 13:15). Meiner Meinung nach sollten sich die klassischen Stabmagneten im Magnetfeld zuerst in Richtung des Feldes ausrichten wie eine Kompassnadel, also in senkrechte Richtung drehen. Danach wirkt auf jeden Stabmagneten als Ganzes die gleiche ablenkende Kraft (Das passiert nur im inhomogenen Magnetfeld!!!). Folglich müssten alle Stabmagneten auf der GLEICHEN Bahnkurve nach oben abgelenkt werden und auf DEMSELBEN Punkt auftreffen. Es dürfte also keine "Auffächerung" der Bahnen geben wie im Video. Warum passiert das nicht?

Frage 2:
Angenommen eine Quelle emittiert zeitlich nacheinander quantenmechanische Teilchen-Paare mit verschränkten Spins, die in die entgegen gesetzten Richtungen +y bzw. -y fliegen. In jedem Teilstrahl befinden sich sowohl "Spin-up-Teilchen" als auch "Spin-down-Teilchen" mit gleicher Wahrscheinlichkeit. Die Richtungen der Spins in jedem Paar sind unbekannt, aber entgegengesetzt. Die 50% Spins, welche sich in Richtung -y bewegen, werden durch eine Stern-Gerlach-Appartur mit z-Ausrichtung geschickt. Dabei spalten sich die 50% nochmals zu je 50% in "Spin up" und 50% "Spin down" auf, wie im Video 13:26 ... 15:35 gezeigt wird. Der andere Teilstrahl mit der entgegen gesetzten Bewegungsrichtung +y wird durch eine Stern-Gerlach-Appartur geschickt, welche gegenüber der z-Ausrichtung um einen Winkel phi verdreht ist. Die Entfernung dieser zweiten verdrehten Apparatur ist größer als beim ersten Teilstrahl, so dass die Teilchen jeweils später auf dem Schirm auftreffen, wenn wir das Ergebnis der Spins der Apparatur mit z-Ausrichtung schon kennen. Frage: Welches Bild sehen wir auf dem Schirm mit der verdrehten Ausrichtung? Sind dort auch zwei Auftreffpunkte wie im Video, die aber verdreht sind?
Delta2
Gast





Beitrag Delta2 Verfasst am: 04. Nov 2022 21:59    Titel: Antworten mit Zitat

Zur Frage 1
Da bräuchte man ein Rechenmodell
Bei einem kurzen Aufenthalt im Magnetfeld hat der Magnet nur wenig Zeit sich zu drehen
es wirkt hauptsächlich die vertikale Kraft
Wie gesagt ein Rechenmodell

Zur Frage 2
Ehos hat Folgendes geschrieben:
Sind dort auch zwei Auftreffpunkte wie im Video, die aber verdreht sind?

Ich sage ja. Sobald sich ein Teilchen im Magnetfeld ausrichtet wird sich das andere Teilchen entgegengesetzt ausrichten und damit ist die Verschränkung aufgehoben. Glaube ich

Beim Stern Gerlach Versuch hat man keine geladenen Teilchen sondern Silberatome. Kann man diese auch verschränken?
Ehos



Anmeldungsdatum: 29.10.2010
Beiträge: 23

Beitrag Ehos Verfasst am: 04. Nov 2022 22:54    Titel: Antworten mit Zitat

@Delta 2
Erstmal Danke.

Zu Antwort 1:
Du schreibts, die Ursache für, das Nichtausrichten der Stabmagnete ist, dass "zu wenig Zeit" vorhanden sei. Mit anderen Worten - Das Trägheitmoment der Stabmagneten ist zu groß bzw. der Drehimpuls des Magnetfeldes ist zu gering. Das habe ich mir auch gedacht. Trotzdem sollte man dieses Problem im Video erwähnen, weil es für den Ausgang des Experimentes wesentlich ist.

Zu Antwort 2:
Ich vermute auch, dass die beiden Auftreffpunkte verdreht sind. Sicher bin ich mir aber nicht. Hast du irgendeine Quelle, wo der Ausgang des Stern-Gerlach-Versuchs bei zwei verdrehten Anordnungen erklärt wird. Im Netz habe ich keine klare Erklärung gefunden.

Übrigens: Die verwendeten Silberatome sind auch verschränkt. Rein Praktische entstehen diese durch Verdampfen metallischen Silbers (also durch Zerstörung des Metallgitters), wobei immer Atompaare entstehen, wobei eines ein äußeres Elektron mit "Spin up" bzw. "Spin down" enthält.
Delta2
Gast





Beitrag Delta2 Verfasst am: 05. Nov 2022 10:20    Titel: Antworten mit Zitat

Ehos hat Folgendes geschrieben:
Trotzdem sollte man dieses Problem im Video erwähnen, weil es für den Ausgang des Experimentes wesentlich ist.

Ich glaube das wäre zu kompliziert geworden. Man hat mit Sicherheit eine stetige Verteilung der Auftreffpunkte. Wenn sich die Magnete sofort beim Eintreten in das Magnetfeld ausrichten würden dann hätte man nur einen Aufreffpunkt


Ehos hat Folgendes geschrieben:

Hast du irgendeine Quelle, wo der Ausgang des Stern-Gerlach-Versuchs bei zwei verdrehten Anordnungen erklärt wird

Wenn man nur ein Silberatom hat das durch 2 verdrehte Magnetfelder fiegt ist das Ergebnis recht einfach zu ermitteln

Zu den 2 verschränkten Silberatomen die durch jeweils ein Magnetfeld fliegen habe ich keine Quelle
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