Tema Propio: El Espín
Maestro espadachín
04-feb-2004 02:00
#1
En 1922 Stern y Gerlach midieron los valores posibles del momento magnético dipolar para átomos de plata enviando un haz de ellos a través de un campo magnético no uniforme.  Mediante la evaporación de plata en un horno se forma un haz de átomos neutros el cual se colima con un diafragma para que de esta manera penetre al iman. La vista transversal del imán muestra que esto produce un campo que aumenta en intensidad en la dirección z, y que a su vez, es la dirección del campo magnético mismo en la región del haz. Como los átomos son neutros, la única fuerza neta que actúa sobre ellos es la fuerza Fz que es proporcional al momento magnético (de los átomos) en la componente z. Puesto que la fuerza que actúa sobre cada uno de los átomos del haz es proporcional a dicho momento magnético en la componente z, cada átomo al pasar por el campo magnético es deflectado por una cantidad que es proporcional al citdado momento magnético. Entonces, el haz se analiza en componentes según los distintos valores del momento magnético de los átomos (según la mecánica cuantica los valores del momento magnetico en la componente z están cuantizados). Los átomos deflectados golpean sobre una placa metálica sobre la cual se condensan y dejan una traza visible. La teoría decía que el momento magnético de la componente z "mu.l" era proporcional al número cuántico de la componente z del momento angular orbital "m.l" y "m.l" toma valores desde "-l",...,-1,0,1...,"+l" (l es el número cuántico del operador del momento angular al cuadrado L^2). La predicción clásica (no cuantica) es que el haz deflectado debería extenderse en una banda continua correspondiendo a una distribución continua de malores de "mu.lz" debida a todos los átomos. La predicción de la mecánica cuántica es que el haz defectado debería desdoblarse en varias componentes discretas .Además, la mecanica cuántica predice que esto debería suceder para todas las orientaciones del imán analizador. Esto es, fundamentalmente, el imán actúa como un dispositivo de medición que sirve para investicar la cuantizaciond de las componentes del momento magnético dipolar a lo largo del eje z, la cual está definida por la direccion en la cual crece la entensidad del campo magnetico. Ahora viene la sorpresa. Stern y Gerlach encontraron que el haz de átomos de plata se desdoblaba en dos componentes discretas, una en la dirección positiva del eje z y otra en la negativa. También encontraron que se producían estos resultados independientemente de la elección del eje z. El experimento se repitión utilizando otras especies de átomos y todas con los mismos resultados. Esto queria decir que la orientación de los átomos en el espacion está cuantizada. Pero estos resultados no concordaban con la teoría, que decía que el haz de átomos se debia desdoblar en ramas IMPARES, nunca en PARES, por tanto Stern y Gerlach dedujeron que la teoría estaba incompleta. Una solución fue implementar un momento magnético dipolar "mu.s" intrínseco debido al hecho de que tiene un impulso angular intrinseco S llamado espín. Desde un punto clásico se puede pensar, al menos a grosso modo, que el electrón produce el campo magnetico externo de un dipolo magnético debido a las espiras de corriente asociadas con la rotación de su carga. Esta fue la forma de implementar la propiedad llamada espín, cuyo número cuantico puede tomar valores enteros o semienteros. Es quizás una forma un poco forzada, un parche en la teoría, pero por el momento sirvió. Una vez implementada los resultados experimentales concordaron con los predichos teóricamente y pudieron construirse filtros de espín, que solo permitían pasar átomos con un determinado espín. Más tarde Dirac (el de la antimateria) desarrolló la mecanica cuantica relativista ( donde las partículas tienen velocidades cercanas a las de la luz) y el espín apareció de forma natural, como algo intrínseco a la teoría misma. Como ya dije en una ocasión, en la física de particulas elementales, el espín es la propiedad más importante, ya que ésta define la partícula, es "sus datos personales" y gracias a su estudio se pudo desarrollar la teoría de bandas ( teoría de semiconductores, láseres, superconductores......). En la actualidad la electrónica hace tiempo que está muerta (en el sentido de desarrollo, prácticamente se ha llegado al límite teórico) y se están estudiando nuevas formas de diseñar circuitos basandose en la trasnferencia de espín, o fotones (en vez de electrones). Bueno, espero que no os haya resultado demasiado duro de leer, gran parte del texto está extraído de un libro de física cuántica (FISICA CUANTICA, Eisberg-Resnick) del cual me examiné el lunes. Con esto quería mostraros que el espín es una propiedad sumamente extraña, pero no por ello puramente teórica, podemos "ver" el espín de los átomos con los filtros descritos anteriormente. Bueno, si habéis llegado hasta aquí, pues muchas gracias por leerlo y un saludo a todos. |
UUoooooo!!!
04-feb-2004 02:32
#2
| Un tema muy interesante, un poco hueso jeje pero fundamental. Ya contaras com te fue el examen. |
Maestro espadachín
04-feb-2004 02:37
#3
Pues el exámen así asá  me esperaba que saliera mejor, además una pregunta era precisamente esa.
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Aguililla
04-feb-2004 02:49
#4
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cuando ví el título pensé "se ha pasado". pero cuando lo he leido pienso "se ha pasado tres pueblos"... demasiado ladrillo, no obstante gracias por ponerlo. por cierto, y sobre el spin negativo??? (toma ya!) saludos. |
UUoooooo!!!
04-feb-2004 02:50
#5
Estudias fisica ? yo tbn. Los examenes me han ido fatal y eso que estoy en 1º. Bueno espero que este semestre las cosas me vayan mejor
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*AutoBan Spam/Flood/Troll*
03-sep-2004 00:57
#6
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Me interesa lo del espín por lo de la física cuántica. Pero como soy un negao y es la una de la mañana lo dejo para mañana, espero que me aclare algo  Un saludo. |
(Oo===\X/===oO)
09-feb-2006 04:06
#7
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en "fisicoquímica" de Ira N. Levine también viene mucha información sobre los electrones y su espín. Pequeña definición: El espín es un momento angular intrínseco que poseen las partículas elementales, además del momento angular orbital, debido al movimiento espacial de la partícula. El espín es un efecto no clásico (no valen las reglas de la mecánica clásica, sino de la cuántica) así que no es como si la partícula girase alrededor de su propio eje. |
Ni en tus mejores sueños.
09-feb-2006 04:09
#8
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eso es un examen? debe de ser dificil, yo estoy con 24 folios por las dos caras sobre descartes y su filosofia. Animo y suerte a todos los estudiantes del foro. |
N (27/9/04)
