¿Cuáles son los métodos para medir experimentalmente los observables en la mecánica cuántica?

Quizás debido al número limitado de libros de texto sobre mecánica cuántica que he consultado, he visto presentados los principios fundamentales relacionados con los observables, pero nunca he visto una discusión algo sistemática de cómo se puede llevar a cabo la medición específica de cada uno de esos observables en la práctica o en experimentos mentales.

Por ejemplo, la posición, la energía o el momento (por separado, por supuesto) de una partícula en un pozo de potencial (aproximadamente infinitamente alto, en particular), o de un oscilador armónico mecánico cuántico. ¿Cómo los medimos (tal vez solo en experimentos mentales)?

[texto eliminado después de la primera respuesta: la energía o momento angular del electrón de un átomo de hidrógeno]

Gracias por el enlace. Sí, el giro se puede medir efectivamente de esa manera. Pero no estoy seguro de si el experimento de Stern-Gerlach se puede adaptar para medir la energía o cualquier cantidad de una partícula en un pozo de potencial.
Hay problemas con ese experimento incluso para medir el giro del electrón de un átomo de hidrógeno. Si dejas que los electrones atraviesen el campo magnético, ya los has expulsado del átomo y ya no estás midiendo el electrón DENTRO del átomo. Si deja ir los átomos de hidrógeno, primero debe determinar el giro del núcleo.

Respuestas (1)

No, lo que hay en un pozo de potencial no toca nuestros aparatos. Lo que hacemos es otro truco. Enredamos la partícula del pozo de potencial con otra partícula que sale del pozo y llega a nuestros aparatos . Por ejemplo, los experimentos de dispersión pueden darnos información sobre las estructuras internas.

El procedimiento es el siguiente: sea una partícula interna en una superposición de estados

ψ = 1 2 ( | A ⟩ + | B ⟩ ) ,

dónde | A ⟩ y | B ⟩ son dos estados internos. Entonces traemos otra partícula | pag ⟩ que interactuando con el estado | A ⟩ pasa a un estado de momento lineal | a → ⟩ e interactuando con el estado | B ⟩ pasa a un estado con momento lineal | b → ⟩ ,

| pag ⟩ | ψ ⟩ → 1 2 ( | A ⟩ | a → ⟩ + | B ⟩ | b → ⟩ ) .

Así, podemos obtener información de los estados internos. De esta forma se obtienen estructuras de moléculas y muchos datos microscópicos. Por supuesto, los experimentos reales son más complicados, en esta respuesta solo describí la idea general.

Sea amable y use \rangle. Alguien pobre terminará editando tu respuesta de todos modos, entonces, ¿por qué no ahorrarle el problema?
Gracias por aclararme la idea! Oh, si no me equivoco, creo que hay un error tipográfico en la segunda fórmula, donde ϕ debería ser ψ.
@lionelbrits: No puedo entender por qué te gusta \rangle. Es una complicación más. Me desagrada mucho la edición.
Pero, ¿cómo medimos con éxito el momento lineal de la otra partícula? Quiero decir, en los experimentos de dispersión es fácil medir las direcciones de las partículas de sonda salientes, pero ¿qué métodos se usan para determinar las magnitudes de sus momentos lineales? Además, ¿cómo medimos la energía de una partícula saliente? Aunque conozco un par de estos métodos, creo que sé muy poco al respecto.
@Metrica: el momento lineal no es un problema para medir. Lejos del objetivo, solo mide bajo qué ángulo se desvió la partícula dispersa, con respecto al flujo que incide en el objetivo. Para medir la energía, algunos métodos pasan las partículas dispersas a través de los materiales y, de acuerdo con la energía de la partícula, los electrones se rompen de los átomos, por lo que se puede obtener un pulso eléctrico y calibrarlo a la energía de la partícula.
Porque todos en física profesional usan rangle en lugar de "mayor que". Para algunas personas, la lectura puede ser un desafío y una buena composición tipográfica contribuye en gran medida a que su mensaje se entienda.
¿Cuáles son los métodos para medir experimentalmente los observables en la mecánica cuántica?
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