Stern-Gerlach deneyi sayfasının kaynağını görüntüle

'''Stern-Gerlach deneyi'''<ref>Gerlach, W.; Stern, O. (1922). "Das magnetische Moment des Silberatoms".&nbsp;''Zeitschrift für Physik''&nbsp;'''9''': 353–355.&nbsp;Bibcode:1922ZPhy....9..353G.&nbsp;doi:10.1007/BF01326984</ref> Alman fizikçi
[[Otto Stern]] ve [[Walther Gerlach]] tarafından isimlendirilen taneciklerin sapmasının [[kuantum mekaniği]] alanında önemli bir deneydir. 1922
yılında Otto Stern ve Walther Gerlach tarafından gerçekleştirilen bu deney, genellikle parçacıkların saçınımını kullanarak kuantum mekaniğinin temel noktalarını açığa çıkarması açısından önemlidir. Bu deney elektronların ve atomların özünde kuantum özelliklerine sahip olduğunu ve ölçülürken kuantum mekaniğinin sistemi nasıl etkilediğini ispat etmek için yapılmaktadır.

== Basit Teori ve Tanımlama ==
[[Dosya:Quantum spin and the Stern-Gerlach experiment.ogv|küçükresim|upright=1.5|Kuantum dönme ve Stern–Gerlach experiment içindeki klasik magnet.]]

[[Dosya:Stern-Gerlach experiment.PNG|upright=1.36|küçükresim|Stern–Gerlach deneyinin temel elementleri.]]

Stern-Gerlach deneyi homojen olmayan manyetik alana doğru tanecik demetleri göndermeyi ve bu taneciklerin sapmalarını gözlemlemeyi içerir. Sonuçlar taneciklerin özünde klasik olarak dönen objelerin
[[açısal momentum]]una yakından benzeyen fakat sadece kesin değerlerle nicelendirilen açısal momentuma sahip olduğunu gösterir. Bir diğer önemli sonuç ise, sadece bir parçacığın dönme bileşeni aynı anda ölçülebilir bunun anlamı z
ekseni boyunca dönme ölçümü, x ve y eksenleri boyunca parçacığın dönme bilgilerini yok eder.

Stern-Gerlach deneyi normal olarak elektriksel nötr parçacık ya da atomların iletilmesi için kullanılmaktadır. Bu manyetik alana doğru hareket eden yüklü parçacığın yörüngesi ve dönme-bağımlı etkilere izin vererek hakim olmak için büyük sapmalardan kaçınır. Eğer parçacık klasik olarak dönen dipol olarak davranırsa, manyetik alanın
dipolün üzerine uyguladığı dönme momentumu dolayısıyla [[manyetik alan]] gibi devinecektir. Parçacık homojen manyetik alana doğru hareket ettiği takdirde,
dipolün zıt uçlarındaki birbirlerini nötrleyen yüklere etki eden kuvvet kaybolur ve parçacığın yörüngesi etkisiz hale getirilecektir. Fakat, manyetik alan homojen olmadığı takdirde, dipolün bir ucundaki kuvvet diğer uçtaki kuvvetten parçacığın yörüngesinin yönünü değiştiren net kuvvet olması için ihmal edilecek kadar büyük olacaktır. Eğer parçacık klasik olarak dönebilen objeler olsaydı, açısal momentum vektörlerinin dağılımının [[belirsiz]] ve devamlı olması beklenirdi. Her bir parçacık dedektör ekranında bazı yoğunluk dağıtıcı üreten farklı miktar tarafından saptırılır. Bunun karşılığında, Stern-Gerlach
düzeneğine giden parçacıkların belirli miktarlar tarafından aşağı ya da yukarı yönü değiştirilir. Bu, kuantumun gözlenebilirliğinin ölçüsüydü. Günümüzde, dönebilen olarak bilinir ve gözlenebilirliğin nokta spektrumu olduğu yerde ölçümün mümkün sonucunun olduğunu kanıtlar. Atomik spektrum gibi aralıklı kuantum olayları olmasına rağmen, Stern-Gerlach deneyi bilim adamlarına
üperpose olmuş kuantum durumlarının ölçümlerini yürütmek için bilim tarihinde ilk kez izin vermiştir.

Günümüzde teoriksel olarak kuantum açısal hızına sahip olan herhangi bir tür "belli bir dereceye kadar enerji içermek" olarak da
bilinen kesik spektruma sahiptir.

Eğer deney elektron gibi yüklü taneciklerle iletilirse, halkada yönü çevirmeye eğilimli [[Lorentz kuvveti]] oluşur. Bu kuvvet yüklü parçacığın yolunu çapraz duruma getirmek için uygun büyüklükteki [[elektrik alanı]] tarafından etkisiz hale getirilebilir.

[[Dosya:Quantum projection of S onto z for spin half particles.svg|upright=0.45|sol|küçükresim|Fermiyonlar için dönme değerleri.]]

Elektronlar dönen parçacıklardır. (Stern-Gerlach ile serbest elektronların
varolamayacağı not edilmelidir.<ref>http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.81.4772&nbsp;-{{Ölü bağlantı|date=Nisan 2022 }} Comment on "Stern-Gerlach Effect for Electron Beams"</ref>) Bunlar herhangi bir eksen boyunca ölçülen, tamamen quantum mekaniksel olay olan ve mümkün olabilen dönme açısal momentum
değerleridir. Çünkü bu değerler hep aynıdır, elektronların kesin değerleri olarak görülür ve bazen kesin açısal momentum olarak da bilinir. (Diğer
taneciklerin mevcut olmasına bağlı ve çeşitli olabilen orbital açısal momentumdan ayırmak için). Elektronlar için eksenle ölçülen dönme açısal momentum için iki olası değer vardır. Aynı bilgi üçer
[[kuark]] içeren [[nötron]] ve [[proton]] için doğrudur. Fakat, üç kuarklar birbirlerini nötrleyen çiftlere sahip değildir ve karşıt parçacığa net yarım dönme veren üçüncü kuark ‘Proton dönüm noktasından önce inanılan olarak keşfedilmiştir. Çünkü, nükleonların asıl dönmeleri asıldan çok orbitaldir. Diğer parçacıklar mümkün
olan farklı dönme değerlerine sahiptir. Delta baryonları, +{{frac|3|2}} parçacıklar ve dört mümkün momentum değeri olarak dönerler. Vektör mezonları,
[[W ve Z bozonları]] gibi -1 dönme sayısına ve üç mümkün olan dönme açısal momentum
değerine sahip olan parçacıklardır.

Matematiksel olarak yarım dönme sayısına sahip parçacıkları tanımlamak için, Dirac'ın [[bra-ket gösterimi]]ni kullanmak en kolayıdır. Parçacıklar
Stern-Gerlach düzeneğine doğru giderken, dönmenin aşağı mı yukarı mı olduğunu çözen dedektör tarafından gözlemlenirler. Bunlar izin verilen&nbsp;mümkün değerleri, +ħ/2 ya da −ħ/2, alabilen açısal momentum numarası, j, tarafından tanımlanır. Matematiksel terim olarak:

<math>|\psi\rangle = c_1\left|\psi_{j = +\frac{\hbar}{2}}\right\rangle + c_2\left|\psi_{j = -\frac{\hbar}{2}}\right\rangle</math>

C değerleri compleks numaralardır. [[Mutlak değer]]ler<nowiki/>inin karesi, j'nin iki olası değerlerinin bulunabildiği durumdaki ihtimaline karar verir. Sabitler değerlerin bulunabilmesi için normalleştirilmelidir. Bu nedenle sadece mutlak değerlerde verimli olmaktadır.

== Sıralı Deneyler==
Eğer birçok Stern-Gerlach düzeneklerini birleştirirsek, açıkça görebiliriz ki, düzenekler basit ayırıcılar olarak davranmazlar. Fakat kuantum mekaniği yasalarına göre<ref>Sakurai, J.-J. (1985).&nbsp;''Modern quantum mechanics''.&nbsp;Addison-Wesley.&nbsp;ISBN&nbsp;0-201-53929-2.</ref> değişen durum, ışık kutuplaşması gibi, gözlenir.

[[Dosya:Sg-seq.svg|sol|640px]]
{{Temiz}}

== Tarihçe ==
[[Dosya:SternGerlach2.jpg|küçükresim|Frankfurt Üniversitesinde deneyi anmak için bulunan plaka.]]

Stern-Gerlach deneyi 1922 yılında
[[Otto Stern]] ve [[Walther Gerlach]] tarafından [[Frankfurt]], [[Almanya]]'da gerçekleştirildi. Bu yıllarda Stern, [[Frankfurt Üniversitesi]] [[Teoretiksel Fizik Enstitüsü]]'nde [[MediaWiki:Badtitletext|Max Born]]'un asistanıydı. Gerlach is aynı üniversitenin [[Deneysel Fizik Enstitüsü]]'nde
asıstandı.

Deneyin yapıldığı zamanlarda [[atom]]u tanımlayan en öncelikli model,
elektronların pozitif yüklü çekirdeklerin etrafında sadece kesin ayrık [[MediaWiki:Badtitletext|atomik orbital]]lerde veya [[enerji seviyeleri]]nde olduğunu belirten [[Bohr atom modeli]]ydi.
[[Elektronik mühendisliği|Elektronlar]] uzayda kesin pozisyonda olmak için belirli dereceye kadar enerji içerdiğinden beri, ayrık orbitlerin içindeki farklılıklar uzay kuvantumlama
olarak refere edilir. Stern-Gerlach deneyi gümüş atomunun açısal momentumunun yönünün belirli dereceye kadar enerji içerdiği anlamına gelen Bohr-Sommerfeld
hipotezini test etmek için yapılmıştır.<ref>Stern, O. (1921). "Ein Weg zur experimentellen Pruefung der Richtungsquantelung im Magnetfeld".&nbsp;''Zeitschrift für Physik''&nbsp;'''7''': 249–253.&nbsp;Bibcode:1921ZPhy....7..249S.&nbsp;doi:10.1007/BF01332793.</ref>

Deneyin Uhlenbeck ve Goudsmit dönen elektronun varolduğu hipotezini
formüle dökmeden yıllar önce yapıldığı not edilmelidir. Stern-Gerlach deneyinin sonuçları daha sonradan quantum mekaniğinin yarım dönebilen parçacık tahminlerine katılır bir
hale dönüşse de, deney Bohr-Sommerfeld teorisinin onayı olarak görülmelidir.<ref>Weinert, F. (1995). "Wrong theory—right experiment: The significance of the Stern–Gerlach experiments".&nbsp;''Studies in History and Philosophy of Modern Physics'''''26B''': 75–86.&nbsp;doi:10.1016/1355-2198(95)00002-B.</ref>

1927 yılında, T.E. Phipps ve J.B.
Taylor, [[gümüş|gümüş atomu]]nun kullanımının neden olabileceği herhangi bir şüpheyi gümüş atomları<ref>Phipps, T.E.; Taylor, J.B. (1927). "The Magnetic Moment of the Hydrogen Atom".&nbsp;''Physical Review''&nbsp;'''29'''&nbsp;(2): 309–320.&nbsp;Bibcode:1927PhRv...29..309P.&nbsp;doi:10.1103/PhysRev.29.309.</ref> kullanarak eleyerek böylece en alt seviyedeki [[hidrojen]]
atomlarının kullanım etkilerini yeniden üretmiştir.

== Önemi ==
Modern fizikte, deneyden sonraki
gelişmeler Stern-Gerlach deneyinden önemli ölçüde etkilenmiştir.

*Deneyi takip eden on yıl içerisinde, bilim adamları bazı atomların çekirdeğini ayrıca belirli dereceye kadar enerji içeren açısal momentuma sahip olmasına benzer teknikler kullanarak göstermiştir. Bu çekirdek açısal momentum ile spektroskopik çizgideki aşırı ince yapıdan sorumlu elektronların etkileşimidir.
*1930 yıllarında Stern-Gerlach düzeneklerinin gelişmiş versiyonu kullanılarak, Isidor Rabi ve arkadaşları çeşitli manyetik alanlar kullanarak bir tanesinin bir düzeyden diğerine geçmesi için manyetik momentuma güç uygulayabileceğini göstermiştir. Deney serileri 1937 yılında, Isidor Rabi ve arkadaşları geçişlerin düzeyi çeşitli alanlar ya da RF alanıyla tetiklenebileceğini keşfettiklerinde en son noktaya eriştirilmiştir.
*Norman F. Ramsey, Rabi düzeneğini alan ile birlikte zaman etkileşimini artırmak için geliştirmiştir. [[Radyasyon]] tekrar sıklığından (frekansından) dolayı oluşan uç hassaslık doğru zamanı elde etmek için kullanışlı olmuştur. Günümüzde hala atomik saatlerde kullanılmaktadır.
*1960 yılından önce, Ramsey ve Daniel Kleppner Stern-Gerlach sistemini günümüzde popüler olan atomik saatlerde de kullanılan hidrojen MASER'in enerji kaynağı olduğundan polarize olmuş hidrojen demeti üretmek için geliştirmiştir.
*Dönme hakkındaki doğrudan gözlem, kuantum mekaniğinde kuvantumlamanın en doğrudan kanıtı olmasıdır. Stern-Gerlach deneyi kuantum ölçüsünün paradigması haline gelmiştir. Özellikle, von Neumann projeksiyonunu sağlamak için varsayılır. Daha ileri sezgilere göre, kuantum mekaniksel homojen olmayan manyetik alan<ref>Scully, M.O.; Lamb, W.E.; Barut, A. (1987). "On the theory of the Stern–Gerlach apparatus".&nbsp;''Foundations of Physics''&nbsp;'''17'''&nbsp;(6): 575–583.&nbsp;Bibcode:1987FoPh...17..575S.&nbsp;doi:10.1007/BF01882788</ref> etkileşiminin tanımına dayanır. Bu sadece kesin algılamada doğru olabilir. Von Neumann projeksiyonu sadece manjetik alan homojen olduğunda kesin olduğunda sağlanır. Çünkü, Von Neumann projeksiyonu düzenli fonksiyonlara sahip Stern-Gerlach düzeneğiyle bile uyumsuzdur.
== Kaynakça ==
{{kaynakça}}
#&nbsp;Gerlach, W.; Stern, O. (1922). "Das magnetische Moment des Silberatoms".&nbsp;''Zeitschrift für Physik''&nbsp;'''9''': 353–355.&nbsp;Bibcode:1922ZPhy....9..353G.&nbsp;doi:10.1007/BF01326984.
# &nbsp;http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.81.4772&nbsp;-{{Ölü bağlantı|date=Nisan 2022 }} Comment on "Stern-Gerlach Effect for Electron Beams"
# &nbsp;Sakurai, J.-J. (1985).&nbsp;''Modern quantum mechanics''.&nbsp;Addison-Wesley.&nbsp;ISBN&nbsp;0-201-53929-2.
# &nbsp;Stern, O. (1921). "Ein Weg zur experimentellen Pruefung der Richtungsquantelung im Magnetfeld".&nbsp;''Zeitschrift für Physik''&nbsp;'''7''': 249–253.&nbsp;Bibcode:1921ZPhy....7..249S.&nbsp;doi:10.1007/BF01332793.
# &nbsp;Weinert, F. (1995). "Wrong theory—right experiment: The significance of the Stern–Gerlach experiments".&nbsp;''Studies in History and Philosophy of Modern Physics''&nbsp;'''26B''': 75–86.&nbsp;doi:10.1016/1355-2198(95)00002-B.
# &nbsp;Phipps, T.E.; Taylor, J.B. (1927). "The Magnetic Moment of the Hydrogen Atom".&nbsp;''Physical Review''&nbsp;'''29'''&nbsp;(2): 309–320.&nbsp;Bibcode:1927PhRv...29..309P.&nbsp;doi:10.1103/PhysRev.29.309.
# &nbsp;Scully, M.O.; Lamb, W.E.; Barut, A. (1987). "On the theory of the Stern–Gerlach apparatus".&nbsp;''Foundations of Physics''&nbsp;'''17'''&nbsp;(6): 575–583.&nbsp;Bibcode:1987FoPh...17..575S.&nbsp;doi:10.1007/BF01882788.

== Dış bağlantılar ==
* [http://www.toutestquantique.fr/#spin Animasyon, uygulamalar ve dönme ile ilgili araştırma (Paris-Sud Üniversitesi)]{{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20120525164722/http://www.toutestquantique.fr/#spin |tarih=25 Mayıs 2012 }}
* [http://www.if.ufrgs.br/~betz/quantum/SGPeng.htm Stern-Gerlach Deneyi Java Uygulaması Animasyonu] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20150805131333/http://www.if.ufrgs.br/~betz/quantum/SGPeng.htm |tarih=5 Ağustos 2015 }}
* [http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=SternGerlach_Experiment&#x20;Stern–Gerlach&#x20;Experiment&#x20;Flash&#x20;Model Stern-Gerlach Deneyi Parlama Modeli] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20100611233631/http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=SternGerlach_Experiment |tarih=11 Haziran 2010 }}
* [http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/Angular_Momentum/Angular_Momentum.html&#x20;Detailed&#x20;explanation&#x20;of&#x20;the&#x20;Stern–Gerlach&#x20;Experiment Stern–Gerlach deneyinin detaylı açıklaması] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20150125064501/http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/Angular_Momentum/Angular_Momentum.html |tarih=25 Ocak 2015 }}
* [https://web.archive.org/web/20141217084347/http://plato.stanford.edu/entries/physics-experiment/figure13.html&#x20;Image&#x20;of&#x20;experiment&#x20;result Deney sonuçlarının fotoğrafları]
* http://www.kip.uni-heidelberg.de/matterwaveoptics/teaching/archive/ws07-08/SternGerlach.pdf {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20160304030923/http://www.kip.uni-heidelberg.de/matterwaveoptics/teaching/archive/ws07-08/SternGerlach.pdf |tarih=4 Mart 2016 }}

== Notlar ==

* Bu makale ilgili İngilizce Vikipedi makalesinden çevrilmektedir.

{{Otorite kontrolü}}

[[Kategori:Fizik deneyleri]]