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

Parece que no puedo encontrar ninguna referencia revisada por pares (u otra) a un experimento de Stern-Gerlach de giro entero. No debería ser demasiado difícil de hacer: simplemente encuentre el ion de deuterio de su vecindario amistoso y dispárelo a través de un imán Stern-Gerlach.

¿Se puede idear un experimento fotónico de Stern-Gerlach, es decir, separación espacial de estados de polarización? Uno también debería ver solo dos estados en este caso, porque el estado del fotón spin-0 está "reservado" para las interacciones EM (esta podría ser una declaración demasiado simple, pero así es como lo entiendo actualmente).

EDITAR parece que algunos de ustedes están malinterpretando la pregunta: estoy preguntando sobre un experimento similar a Stern-Gerlach, donde los estados de espín se han dividido y, por extensión, la naturaleza perpendicular de las mediciones que no conmutan. Entonces, solo el concepto del experimento SG como se describe ampliamente en los libros de texto introductorios de QM como Sakurai.

Wiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii Por si sirve de algo, esta discusión en Physics Forums traza un paralelo interesante entre Stern-Gerlach y la birrefringencia.

Respuestas (2)

Absolutamente puedes hacer un experimento correspondiente con la luz. De hecho, es la forma más fácil con diferencia. En lugar de un campo magnético, usaría un divisor de haz polarizador para separar los dos estados, que como su nombre indica es un cubo que refleja la luz de una polarización y deja pasar la luz de la otra polarización. Para hacer un experimento similar a Stern-Gerlach, todo lo que se necesita es una fuente de fotones polarizados, algunos de estos cubos y algunas placas de media onda para cambiar la polarización de los fotones, y luego algún detector de fotones que observe las salidas.

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

En cuanto a los átomos, una búsqueda rápida encontró un experimento similar a Stern-Gerlach no solo con átomos individuales, sino con un BEC: http://www.uibk.ac.at/exphys/ultracold/projects/rubidium/rb87bec/ No puedo Encuentre inmediatamente un experimento de un solo átomo con rubidio, pero apuesto a que está ahí afuera si mira a su alrededor.

Si no lo estás haciendo con un campo magnético, entonces no es análogo al experimento de Stern-Gerlach.
Bueno, no sé qué decir excepto que estoy completamente en desacuerdo. Para mí esto es como decir que no es como el experimento de Stern-Gerlach a menos que use iones de plata. La razón por la que estudiamos SG es porque mostró la cuantificación del momento angular y la no conmutatividad de las mediciones; el hecho de que esto se hiciera originalmente con un campo magnético es incidental.
El experimento de Stern-Gerlach es famoso por distinguir entre la distribución clásica de los momentos angulares y la cuántica. Su configuración sugerida con divisor de haz a priori da dos haces, sin permitir que uno verifique si el momento angular del fotón está cuantificado.
@Ruslan Sí, esto es cierto. Para ser honesto, mi forma de pensar sobre este tema ha cambiado lo suficiente a lo largo de los años que estoy considerando eliminar esta respuesta. Creo que me dejé llevar demasiado por las similitudes formales entre el caso de los experimentos de luz y materia (en el modelo más simple posible) y descuidé diferencias importantes como la que mencionas.
Por otro lado, un experimento como science.sciencemag.org/content/319/5864/787 , en el que se separan diferentes polarizaciones de luz en un medio, podría ser una mejor comparación. Pero tendría que investigar más sobre esto...

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

Para electrones, átomos de bose/fermi en un campo magnético, tenemos la energía

mi ( r ) = m ⋅ B ( r )
dónde m es el momento magnético.

Por lo tanto, tenemos fuerza debido al gradiente del campo magnético,

F = − ∇ mi ( r ) = − m ∇ B ( r )
que produce el efecto Stern-Gerlach. No se puede escribir una "versión fotónica" de esto.

Los fotones tienen espín, pero no tienen momentos magnéticos, porque los fotones no se acoplan directamente a los fotones.
En la literatura, se le llama momento angular orbital o polarización pero no espín.
No en la literatura que leo (por ejemplo, la mayoría de los libros de física de partículas). De todos modos, siempre que quede claro que los fotones no son objetos de espín 0, no necesitamos discutir sobre la terminología.
Sí, tiene usted razón. Los bosones de calibre son partículas de espín-1. Pero me refiero a que en el contexto de la física atómica, los fotones solo transfieren momentos angulares orbitales a los electrones. Es una noción importante.
Por supuesto, Stern-Gerlach no funciona con fotones. Pero lo hace con el deuterio, y el enlace de @Richard se vincula con la birrefringencia en los cristales, que separa espacialmente los fotones por estado de espín.
Y el momento angular orbital no es un giro en absoluto. Por un tiro largo.
Los fotones son bosones de calibre, ¡no tienen espines ni momentos magnéticos! El hecho de que el momento magnético sea cero no se deriva directamente del hecho de que sean bosones de calibre. El bosón Z tiene un momento magnético.
¿Existe registro de una medición bosónica de Stern-Gerlach?
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