Mécanique quantique | ||||||||||||||
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Postulats de la mécanique quantique Histoire de la mécanique quantique
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L'expérience de Stern et Gerlach est une expérience de mécanique quantique démontrant l'existence du spin. L'expérience a été mise au point par Otto Stern et Walther Gerlach en février 1922.
Elle consiste à faire passer des atomes d'argent dans un champ magnétique non uniforme de direction verticale. Les atomes d'argent dans leur état fondamental ayant un moment cinétique nul, son moment magnétique orbital associé est nul également. Ainsi, le faisceau ne devrait classiquement pas subir l'influence du champ magnétique.
Cependant, l'expérience montre que le faisceau se sépare en deux. On ne peut donc pas attribuer ce résultat au moment cinétique orbital. On est alors obligé d'introduire le moment cinétique de spin, ou plus simplement spin, qui n'a pas d'équivalent classique.
Dans le cas de l'atome d'argent, qui est de spin 1/2, celui-ci ne peut prendre que 2 valeurs discrètes : +1/2 et -1/2, d'où la séparation en deux faisceaux.
De manière générale, à un moment cinétique
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où g est le facteur de Landé et
Pour l'atome d'argent dans l'état fondamental,
Comme la force qui s'exerce sur un moment magnétique vaut :
Cependant, il existe en fait un moment cinétique de spin
De plus, comme ce spin ne peut prendre que deux valeurs, dans le cas d'un spin 1/2, alors la force qui s'exerce sur le faisceau vaut
Ainsi, on observe bien la séparation du faisceau initial en deux faisceaux.