Cos'è lo Spin? Dall'esperimento di Stern – Gerlach alla quantizzazione del momento



Lo Spin è forse uno dei concetti che più spesso ritorna quando si parla a vario titolo della Meccanica Quantistica. Ma siamo sicuri di sapere di cosa si tratta?
Quello di Spin non è un concetto semplice e ha avuto una genesi molto interessante.
Scopriamo insieme come si è arrivati a immaginare gli elettroni come palline che girano su loro stessi e poi a superare questa immagine, che seppur chiara può risultare molto fuorviante. Dal modello atomico di Rutherford, attraverso l’esperimento di Stern – Gerlach fino all’equazione di Schroedinger vedremo la genesi di questo concetto.

Fonte dei dati: R. Eisberg, R. Resnick – Quantum Physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles
Alcuni siti utili:
http://scienzapertutti.lnf.infn.it/index.php?option=com_content&view=article&id=1764:0400-spin&catid=142&Itemid=347
http://fisica.unipv.it/percorsi/pdf/stern_gerlach.pdf

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48 COMENTÁRIOS

  1. NOTA: come giustamente mi ha fatto osservare @Enrico D'Urso l'esperimento originale di Stern e Gerlach utilizzò atomi di Argento perché questo atomo, avendo come ultimo orbitale occupato un orbitale con m=0 non avrebbe dovuto subire alcuna deflessione (il caso che riporto io è generale).

  2. Ciao Marco intanto volevo ringraziarti per i video perché finalmente ho la possibilità di riuscire ad approfondire temi complessi ma che mi hanno da sempre interessato profondamente. Volevo però porti una domanda riguardante l'esperimento detto alla buona " delle due calamite in fila". Nel secondo elemento magnetico lo spostamento da un solo lato come ipotizzato non avviene mi chiedevo ma si è mai ipotizzato che siccome tra i due magneti vi è uno spazio atomico immenso il "raggio" ha il tempo di ricompensarsi e quindi è cose se si ripetesse l'esperienza da capo? Ti ringrazio se risponderai.

  3. Carissimo prof Marco, mi piacerebbe capire come funzionano i campi magnetici a livello quantistico. Le linee di forza sono fotoni ? Come si comportano ? Che differenza cè tra un campo magnetico naturale di un materiale e uno generato da spire percorse da corrente? Si possono sfruttare i magneti permanenti per produrre energia "dal nulla", la famosa free energy ?

    Grazie prof ! Un salutone
    Amos

  4. Complimenti perché hai una padronanza della materia che è affascinante. Ho iniziato a leggere il libro "Un'occhiata alle carte di Dio" che hai consigliato e servirebbe una spiegazione dell'impianto matematico che c'è dietro. Il libro è affascinante, comprensibile quando parla della polarità delle onde, ma non è molto chiaro riguardo l'esperimento che hai descritto qui. Please, sono un povero genetista che cerca di capire!

  5. Ciao Marco! Seguo i tuoi video da un mese circa e volevo farti i complimenti per la chiarezza! Avevo una domanda che mi è stata posta durante un esame dal mio prof, che però non mi ha dato una risposta, in seguito al fatto che dopo una rotazione di 2pi lo spin cambia verso. La domanda è: se volessi costruire una nuova MQ in cui lo spin dopo 2pi funziona come per i vettori, ovvero non cambia segno, cosa succederebbe alle particelle nell'universo?

  6. Ottima esposizione. Solo una piccola (ehm) precisazione: il concetto di "orbitale" non fu introdotto con l'atomo di Bohr, bensì con Heisenberg come conseguenza del suo principio di indeterminazione.
    Buona vita.

  7. ciao. il video mi è piaciuto molto. lo spin è un argomento abbastanza delicato da trattare. però creso che ci sia un piccola svista quando parli dell'esperimento condotto con atomi di H. il valore del numero quantico principale n è uguale ad uno e non a zero. puoi confermare?

  8. Bel video e grande talento espositivo: Avrei due domande da incompetente: 1) Perché il protone è troppo pesante per giustificare la deflessione così grande? Vengono deflessi interi atomi di Ag che contengono anche protoni. Quali leggi cinematiche impediscono al protone di essere la causa di tale deflessione? 2) l'esperimento Stern – Gerlach potrebbe essere eseguito con un fascio di neutroni per via dell'identico spin? Oppure i motivi di cui al punto 1) lo impediscono? Oppure oltre spin +/- 1/2 la particella deve avere anche una carica elettrica ? Grazie

  9. Ma scusa Marco abbi pazienza, mi parli di momento angolare di un elettrone, o di campo magnetico orbitale e poi mi cadi nella live della società dei montanari, sostenendo che una parte soprastante di un edifico, privata del proprio sostegno, intraprenda verso il basso la via con più impiego di energia? Poi sorvoliamo su dove la abbia presa tutta quell'energia, impossibile da reperire in quella quantità, ma se anche la avesse avuta non sarebbe ovvio che avesse percorso, la via con meno impiego di energia? Ossia crollando di lato, invece che perpendicolare? Ciao e grazie

  10. Ciao Marco. Ti faccio una domanda che c'entra poco con questo video, o forse niente. Mi piacerebbe sentire spiegato da te cosa sono i monopoli magnetici. Se ci sono state scoperte particolare negli ultimi anni. Perché sono così particolari? Che applicazioni potrebbero avere?So che non puoi fare un video per ogni richiesta di noi. Te lo chiedo senza grandi pretese, logicamente.Ciao!

  11. Non comprendo il motivo per cui, parlando di atomi, si debba prendere in considerazione solamente lo spin dell'elettrone. Le particelle elementari che compongono il nucleo non "sentono" i campi magnetici? Se così fosse, perché un intero atomo dovrebbe "inseguire", "obbedire" al comportamento di un elettrone? Grazie ancora per questi bellissimi video

  12. L'ho già detto che sei bravissimo a spiegare? ( specie ai duri de crapa come me…)
    Cavoli lo ridico: a me le cose me le spieghi pure meglio di Veritasium! guarda un po'…
    Grazie Grazie Grazie

    ps: richiesta – non è che potresti mettere i pdf delle tavole che fai nei video e magari aggiungere quelle freccette rosse che sono utilissime per quelli come me? E se poi mi scrivessi in che unità di misura è espresso il risultato finale… beh ecco sarebbe molto gradito!
    Grazie, in gamba!

  13. ahi… questo è il primo video del quale ho capito solo in parte i concetti… mi sa che sono arrivato al mio limite. comunque complimenti continuo a considerarti uno dei migliori divulgatori in circolazione. Alberto Angela può andare a nascondersi.

  14. devo riprendere i miei appunti di quantistica, ma mi sa che hai cannato l'ordine degli esperimenti. l'argento fu scelto proprio perchè aveva numero magnetico 0 e quindi doveva esserci un solo punto centrale. ma invece se ne trovano due agli opposti.

    cmq controllo entro la fine della settimana e ti dico

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