Percobaan Stern–Gerlach
Dalam mekanika kuantum, percobaan Stern-Gerlach[1], yang namanya berasal dari Otto Stern danWalther Gerlach, adalah percobaan yang meneliti defleksi partikel elementer, sering digunakan untuk menunjukkan prinsip dasar mekanika kuantum. Percobaan ini dapat digunakan untuk mendemonstrasikan bahwa elektron dan atom memiliki sifat-sifat kuantum intrinsik, dan bagaimana pengukuran dalam mekanika kuantum memengaruhi sistem yang sedang diukur.
Teori dasar dan pemerian
Dalam percobaan Stern-Gerlach, seberkas partikel dikirimkan melalui medan magnet tidak homogen, dan kemudian defleksinya diamati. Hasilnya menunjukkan bahwa partikel tersebut memiliki momentum sudut intrinsik yang analog dengan momentum sudut sebuah objek klasik yang berputar seperti gasing (spinning). Namun nilai momentum sudut ini hanya mengambil nilai-nilai tertentu yang terkuantisasi.
Percobaan ini biasanya dilakukan dengan partikel yang netral atau atom. Ini menghindarkan defleksi besar terhadap orbit sebuah partikel bermuatan yang bergerak melalui medan magnet dan memungkinkan efek yang terjadi akibat spin mendominasi. Bila partikel tersebut diperlakukan sebagai dipol klasik yang berotasi, akan terjadi presesi dalam medan magnet karena torsi yang dikerahkan oleh medan magnet terhadap dipol tersebut. Bila partikel tersebut bergerak melalui medan magnet homogen, torsi akibat medan magnet yang dikenakan terhadap ujung-ujung dipol akan saling melenyapkan, dan lintasan partikel tersebut tidak terpengaruh. Namun bila medan magnet tersebut tidak homogen, gaya pada salah satu ujung dipol akan lebih besar daripada gaya terhadap ujung lain, sehingga ada gaya netto yang membelokkan lintasan partikel.
Bila partikel tersebut merupakan objek berputar klasik, kita akan memperkirakan distribusi spin vektor momentum sudutnya acak dan kontinu. Tiap partikel akan dibelokkan dengan gaya yang berbeda-beda, dan menghasilkan distribusi mulus di layar detektor. Namun pengamatan menunjukkan bahwa partikel yang melewati peralatan percobaan Stern-Gerlach dibelokkan ke atas atau ke bawah dalam jarak tertentu. Hasil ini menunjukkan momentum sudut spin terkuantisasi (hanya dapat mengambil nilai-nilai diskret), sehingga tidak ada distribusi kontinu dari momentum sudut yang mungkin.
Referensi
- ^ Gerlach, W.; Stern, O. (1922). "Das magnetische Moment des Silberatoms". Zeitschrift für Physik. 9: 353–355. doi:10.1007/BF01326984.
Bacaan lebih lanjut
- Friedrich, B.; Herschbach, D. (2003). "Stern and Gerlach: How a Bad Cigar Helped Reorient Atomic Physics". Physics Today. 56: 53. doi:10.1063/1.1650229.
- Reinisch, G. (1999). "Stern–Gerlach experiment as the pioneer—and probably the simplest—quantum entanglement test?". Physics Letters A. 259 (6): 427–430. doi:10.1016/S0375-9601(99)00472-7.
- Venugopalan, A. (1997). "Decoherence and Schrödinger-cat states in a Stern−Gerlach-type experiment". Physical Review A. 56: 4307–4310. doi:10.1103/PhysRevA.56.4307.
- Use of ions