¿Hay registro de una medición bosónica de Stern-Gerlach?

Question

No puedo encontrar ninguna referencia revisada por pares (o de otro tipo) a un experimento de Stern-Gerlach de espín entero. No debería ser tan difícil de hacer: sólo hay que encontrar el ion de deuterio de tu barrio y dispararlo a través de un imán de Stern-Gerlach.

¿Se puede concebir un experimento fotónico de Stern-Gerlach, es decir, la separación espacial de los estados de polarización? En este caso también deberían verse sólo dos estados, porque el estado de fotón de espín 0 está "reservado" para las interacciones EM (puede que sea una afirmación demasiado simple, pero así es como lo entiendo actualmente).

EDITAR parece que algunos de ustedes están malinterpretando la pregunta: Estoy preguntando sobre un experimento tipo Stern-Gerlach, en el que se han dividido los estados de espín, y por extensión la naturaleza perpendicular de las mediciones no conmutativas. Así que sólo el concepto del experimento S-G, tal y como se describe ampliamente en los libros de texto de introducción a la MQ, como el de Sakurai.

Answer 1

Se puede hacer absolutamente un experimento correspondiente con la luz. De hecho, es la forma más fácil con diferencia. En lugar de un campo magnético, se utilizaría un divisor de haz polarizante para separar los dos estados, que como su nombre indica es un cubo que refleja la luz de una polarización y pasa la luz de la otra polarización. Para hacer un experimento como el de Stern-Gerlach todo lo que se necesita es una fuente de fotones polarizados, unos cuantos de estos cubos y unas cuantas placas de media onda para cambiar la polarización de los fotones, y luego algún detector de fotones que mire las salidas.

Esto no se llamaría normalmente un experimento de Stern-Gerlach, que es específico del uso de un campo magnético para separar partículas con momentos magnéticos, pero las matemáticas que lo describen son las mismas, así como la lección básica de que el momento angular está cuantizado y las mediciones en diferentes direcciones no se conmutan.

En cuanto a los átomos, una búsqueda rápida encontró un experimento similar al de Stern-Gerlach no sólo con átomos individuales, sino con un BEC: http://www.uibk.ac.at/exphys/ultracold/projects/rubidium/rb87bec/ No puedo encontrar inmediatamente un experimento de un solo átomo con Rubidio, pero apuesto a que está por ahí si buscas.

Answer 2

Los fotones son bosones gauge, ¡no tienen espines ni momentos magnéticos!

Para los electrones, átomos de bose/fermi en un campo magnético, tenemos la energía $$E({\bf r})=\boldsymbol{\mu}\cdot {\bf B}({\bf r})$$ donde $\boldsymbol{\mu}$ es el momento magnético.

Por tanto, tenemos la fuerza debida al gradiente del campo magnético, $${\bf F}=-\nabla E({\bf r})=-\mu\nabla{B}({\bf r})$$ que produce el efecto Stern-Gerlach. No se puede escribir una "versión fotónica" de esto.