¿Cómo cambia instantáneamente el espín del electrón sin violar el principio de inercia?

Question

La inercia en una de las principales propiedades de la materia. Por eso todos los procesos del macromundo no ocurren instantáneamente.

Lo que no entiendo es cómo aplicar esta idea general de inercia al mundo cuántico. Normalmente se dice que el espín del electrón cambia instantáneamente de una dirección a otra. Pero esto viola el principio de inercia.

Answer 1

El espín de un electrón se mide como una propiedad magnética. No debes visualizarlo como un electrón "girando" alrededor de su eje, que es lo que pareces indicar si no me equivoco. Los electrones se consideran partículas puntuales. Además, el espín de un electrón nunca cambia instantáneamente. Por ejemplo, los cambios en el espín del electrón en el experimento de Stern-Gerlach es un proceso dinámico debido al acoplamiento del momento magnético debido al espín del electrón al campo magnético no homogéneo de los imanes de Stern-Gerlach. El cambio del momento angular del espín del electrón se compensa en los imanes.

Y lo que es más importante, es importante darse cuenta de que lo instantáneo carece de sentido en QM, ya que nunca puede determinarse con exactitud. Determinar un cambio en un sistema requiere dos mediciones, que a su vez tardan tiempo en completarse. De esta manera es imposible decir cuándo ocurrieron las cosas "exactamente". Dicho esto, en QM se puede determinar la escala temporal en la que se produce la dinámica.

Answer 2

Tu intuición sobre la inercia es esencialmente correcta. El estado de espín de un electrón no cambia instantáneamente. Si el electrón se encuentra en estado de espín acelerado, entonces el componente z de su momento angular es $\frac{1}{2} \hbar$ . Si se encuentra en estado de espín negativo, su momento angular es $-\frac{1}{2} \hbar$ . Clásicamente, el momento angular no puede cambiar instantáneamente, al igual que el momento lineal. Más cuantitativamente, la velocidad de cambio del momento angular es igual al par aplicado. De forma análoga, en mecánica cuántica se puede aplicar un "par de torsión" al grado de libertad del espín del electrón colocándolo en un campo magnético. Esto hará que el espín precesione en una orientación diferente. Para duplicar la velocidad de precesión hay que duplicar la intensidad del campo magnético aplicado.