【電子のスピン】磁気モーメントとシュテルン・ゲルラッハの実験
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- Опубликовано: 30 янв 2023
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物理のここがたまらない！と思うことを存分に書いています。
※オマケ動画ついています
★動画内容
電子のスピンについて
・磁気モーメント
・原子内の電子
・シュテルン・ゲルラッハの実験
・スピンの式
・量子らしさ（不確定性原理と重ね合わせ）
★関連動画
【パウリの排他原理】原子構造と量子数
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たまにつぶやいています。
#スピン #磁気モーメント #シュテルンゲルラッハ 
Наука
物理科の出身です。
顔の見えない動画も多いですが、やっぱり顔の見える動画が良いなぁと思います。
のもとさまの表情から溢れ出る物理愛に、私の中に眠っていた物理愛がむくむくと呼び起こされます。
スピン、概念がようやく分かりました。ありがとうございました。
「電子は量子なので、ワーッとある」の表現が、すばらしい！！
ありがとうございます！
頭の中で格闘しながら拝聴いたしました。素晴らしいご説明に感謝しています。
ありがとうございます！！
成る程！めちゃくちゃ解りやすいです！ありがとうございます！
ありがとうございます！
スピンって、なんだろーってずっと思ってました。まずはこの動画が、最初のイントロダクション。わかった！とは言えないですが...かなり親近感を得ました。引き続き、ご指導よろしくお願いしまーす！
ありがとうございます
@@nomoto-binloji わーっと、ある！と理解した方がいいって、割り切りが大事かもしれませんね。
応用物理の試験前に必死に覚えたのを思い出しました ありがとうございます
波が回転するってどゆこと？？と思ってずーっとモヤモヤしてましたが初めて納得しました！
ありがとうございます
ありがとうございます
スライドの作り方うまいですね
ありがとうございます
今スピン系の研究室にいて、量子力学だったり訳わかんなかったんですけど、この動画を見てそのモヤモヤが一気に晴れたような気がします！
ありがとうございます！
まさに授業でスピントロニクスについて学んでいたので助かりました。
ありがとうございます！
東北大かな？
このざっくり理解、待ってました。軌道運動, スピンの比較説明は綺麗で好きです。 磁気共鳴まで近いですね❤
磁気共鳴は本当に量子現象があるって簡単に実感できますよね。(2重スリット実験は究極すぎて余計悩む)
最初１本になる観測結果を説明する実験だったのに２本観測されて相当悩んだはずですね。主量子数、方位量子数、磁気量子数に加えてスピン量子数へ。とてもまとまっていて良い動画だと思います。おつかれさまでした〜
ありがとうございます★
10歳の娘と楽しく拝聴させてもらってます。時々「ザックリ」となられるところに2人してホッコリしながら勉強させてもらってます。これからも素敵な動画を期待してます。ありがとうございます。
10歳の娘さんスゲェ
ここの動画好きだけど半分、特に数式は頭に入らないけど、大雑把にこの世の理が見えて来そうで、、、
頭の柔らかいお子さんだとその内4次元を頭に描けそうですね
ありがとうございます！！めちゃくちゃ嬉しいです。
コメントに感謝します。私達はまったく「すごく」ありません。私の超つたない独自解釈で2人で学ぶ？というより楽しませていただいてるだけです。
笑。マキ3さんのコメントに「すごい」と思う次第です。
@@nomoto-binloji 直接の返信 とても嬉しく感激してます。これからの動画や出版など、ますますのご活躍を期待し応援させて頂きます。56歳の父と10歳の娘より。
量子力学の解説などを見ていると突然現れる「スピン」という言葉ですが、こうしてたくさんの数式を用いて細かく説明していただくとなるほど・・・という風には全くいきませんでした。残念ながら自分の頭ではどこがわからないかすらわからない状態です。
数学をまるで言語のように扱える学者の皆さんは本当にすごいなと感じます。
自分の中ではボールを X 軸方向にぶんぶん回転させ、手前から見ると上向きに回っているように見えて、奥から見れば下向きに回っているように見える。それぞれの結果を認めざる得ないので、これは上抜きでもあり下向きでもあるのだと結論を付けたような印象。
観察するとどちらかが分かるのは、表と裏を同時に見られないから。
そんな空想を描いてました。
全然どうでも良さそうなことをたくさん書いてしまってごめんなさい。
自分では意味が分からないなりにも、考える時間を頂けたことに感謝です。
素敵なコメントをありがとうございます。
絶対零度或は一定温度を考慮した場合スピンの状態はどうなるのでしょうか？ファクターが少ないと思いますが！
ビジュアルでイメージするのは難しいけど、式で捉えることができた。何度計算しても同じ答えを出すことができて、実験結果を綺麗に説明することができる。だから数学の中で理解していくのが良い。ってめっちゃわかるんですけど、この理解にたどり着くまで時間かかるんですよね。
やっぱりみんな絵に書いて納得したがるので、もうほんと慣れしかない。。
おもしろいし、わかりやすかったです😊❤
ありがとうございます★
生物での雄雌の区別、性転換できる生物を思い出しました。なんだか凄い話です。量子の世界は数学で理解すると言うのもなるほどです。素敵ですね
今回めちゃくちゃ難しい😂
ですね。。コメントありがとうございます！
電子スピン量子数だけなぜ±1/2なのか疑問でしたがこの動画で腑に落ちました。
有機化学の人だけど、物理わかると面白いです! めちゃくちゃ次の動画楽しみです😮
ありがとうございます！！
電子で興味深い概念がスピン。
で、自分がのもとさんに最も興味があるのはスッピン~~。
気分転換にこんなのはどうでしょうかあ~~。
それにしても電子の「軌道」って複雑ですよね。
自然の奥深さを感じられずにはいられません。👍👍👍
勉強になりました。ありがとうございます。
パウリ先生は、スピンについては第4 の変数とか言われて、言及をさけたとうかがっていますが、スピンが主役となるパウリの排他律を作った経緯が分からないのですが、ご存知ありませんか？
ありがとうございます。こちらでお話しております。
ruclips.net/video/wJg6kVi7X4E/видео.html
@@nomoto-binloji ありがとうございます。拝見します。
通信制高校の教師をしてます。とても助かってます。感謝です✨
ありがとうございます✨
? x方向の上向きスピンをはじいた物を再度水平方向のスピン測定を行うと下向きスピンのみになりますか？
恒星に対する衛星の位置も電子と同じように N＝１ とか N＝２ とか決まっているんでしょうか？ また、それは周波数と波長に関係あるんでしょうか？
今のところ星の位置に規則性はないようです。
シュテルン・ゲルラッハ実験❣しれっと勾配磁場ってのが良い... スピン量子数の夜明け
アインシュタインやニュートンの動画でおーってただ感動してしまって、コメントも書けなかったくらいでしたが、量子って、えーやっぱりそういうものなのーって💧
でも、まだ気持ち悪いです。数式は難しいので、もう一回じっくりみます。
どうもありがとうございます！！
「電子がわーっとまわっている」っていうのは、イイですね。
つい、古典的量子論から出発して理論構築の経緯の説明に終始しがちだが、身近な例から入っていくのがイイと思います。
JJ桜井、ファインマンなど、2準位系からの説明となっている。
スピン測定で、まずZ、次にX、最後にZを通すとありましたが、ZとXの間に、斜めの板を差し込んでも、Z成分が通過してくることもありませんか？
そういった、あらゆる方向を持っているというのが、自分のスピン概念の認識です。
わーっとあることなんですね！わかりました！
ところで、ひも理論でいうところの10次元と磁場の方向って何も関係はないんでしょうか？
関係ないですよ✨因みに私は超弦理論には懐疑的な立場です。
@@Ashiya-Ichiro なるほどー。一応懐疑的な理由も聞いてみたいです
難解な量子力学の世界を丁寧にひも解いて下さいまして、ありがとうございます。しかし、深淵、かつ複雑怪奇な量子の運動が古典物理学の記述でなされているというのも不思議です。波動が磁気モーメントを持つというのはどう説明されるのか？その辺は数学的理解なのですね。電子の二価性、量子の世界も不可思議です。ありがとうございました。
ありがとうございます
殻と軌道の解説動画もほしいです。この区別がよくわかりませんでした。
内側からＫ殻に２ヶの電子で、殻は（Ｋ殻最大２ヶ、Ｍ殻最大何ヶ）内側がらたまっていく。軌道は関係なく、・・らしいので、何殻何軌道の電子が存在するということなのでしょうか？どういうことなのか、理数脳はないので、ようわからない。
不思議な量子
非常に興味あるけど難しいよねー
スピンいつ聞いても理解できないです。
上向き下向きが定まらない不確定原理の話しありましたけど、角運動量は保存してないのでしょうか？フィルターとの相互作用含めれば保存してるとかなんですかね。上向きスピンは逆立ちしてみたら下向きスピンになるの？とかスピンが空間の方向的なものだとしたらなぜ2価？と分からないところばかりでいっつも頭が混乱します。
銀の実験を聞いた時のイメージは、それぞれのスピンの電子を持った銀原子があってそれを飛ばしているというもので、
100年前の人もきっとそう思っただろうけど、
実際には飛ばす前は区別できない同じもので、測定で確定しているという量子丸出しな感じが楽しいです
楽しいですね！
波が回転？って？？
量子の世界が重ね合わせ、というよりは、現実の三次元+時間が沢山の可能性の海に漂う、ラップのような、不確か感で酔いそうです。
そうやってモデル化してスピンがあるのですね。
最後のスピン測定の実験だけなんとなくわかりました。はじいたはずの上向きのスピンがまたあらわれる。上向きのスピンと下向きのスピンは絶えず同じだけあるってことなのでしょうか。量子って不思議だけど楽しいですね。世界がおおらかに感じられます。
波と粒子の二重性？みたいなことをよく言われますが波も粒子の集まりだからあんまり波ってことに囚われないほうがいいのでしょうか。いつも言われるようにモヤッ〜とした状態をイメージしたほうがいいのでしょうか。
「これ」買いました！
ありがとうございます★
電子は何故単独で量子なのでしょうか？😅
ド素人ですが、物質(電子)は関わることでもう一つの意志を持つ…持たざるを得ない！安定性(落ち着くべき場所)の法則で。
あってますか？
シュテルンゲルラッハの実験って、銀原子は最外殻にl=0の電子が1個だけあるから、その電子自身の磁気モーメントが効いていて、それがスピンである、という話なんだけど、そもそも銀原子にそのように電子が配置されるのはスピンが存在して1つの軌道に2つまで入るということがわかっていなければいけないわけで、鶏と卵みたいな話だと思うんですよね。この辺はどう説明すべきなんでしょうかね？
物理学科出身ですが、わかったような、わからないような動画です。しかし、興味深い。
ありがとうございます。おっしゃる通りだと思います！そんなふうに受け取ってくださりありがとうございます。
血管を流れる色々な無機物や有機物の定在波をこれから先、測定していく必要があると思います、予防医学という新たな分野はこれからですねｗ
6分56秒のところ、右側の2つの式に現れるeは−eにするのが正しいのでは？
ご指摘ありがとうございます。向きを考慮すると－つきますね。
超伝導も教えて下さい
ざっくりですがこちらでお話しています。ruclips.net/video/ff0VtACz6wM/видео.html
@@nomoto-binloji ありがとうございます！！
スピンは森永のスナック菓子。
오 대단하십니다. 이런 것들의 증명은 완벽한가요?
감사합니다.amazing! Is this real and proof perfect? Thanks
26:36 古典的な〜、なんて言ってますか？
平等？陽動？
活舌悪くてすみません。。おそらく「描像」です
この資料自体が欲しい・・・
スピンのエネルギーを日常生活で使用できる物に出来ない？(素人疑問で御免なさい🙏)
お算数 オエッてなりますね。
電磁気学の講義が懐かしいです！
ヾ(๑╹◡╹)ﾉ" わぁ〜
銀河も、惑星も、 量子も、 ニューウトリも かも、 なんで、楕円軌道や円軌道になるのですか？ スピンも 大と極小の世界で、動きの標準の動きですか？ そのほかの動きはあり得るのですか。 振動みたいな。 同じ軌道には何個の
電子や惑星が入れますか、🎉
雲を掴むような話ですね。電子雲だけに(笑)。
不確定性についても、プランクの思考実験ではhバーだったのに、計算してみたら(1/2)(hバー)でした、って、
もうね、「え゛ー！」ですよ。
XとZが90度交差していない場合にはどんなことが起きるんだろう
電子のスピンと言えば、そろそろMRAMが真に実用領域に近づいてきましたね。DRAMよりも高速で不揮発性、1ビットの表現に１つの電子のスピンの方向だけで事足りるので高密度で超低消費電力。
大学の頃に出会いたかった
バーっと軌道運動して、バぁあとスピン運動するわけやね
運動のモヤモヤ感がようわかる
申し訳ない。電子のつまり具合の説明は、調べなおしましたら、あってるみたいですね。原子ごとの電子の配置の資料をみると、ざっくりではより内側にある軌道から電子がぬけて外側に配置されてしまうことがあるんですね。すごく重い原子では、これがあるのは知ってましたが、案外軽い原子でもおこるんですね。Agの場合、Rbからはじまって、先に5sがうまってしまう（つまり、５ｓのほうが内側にある）のですが、５ｓから１個電子が抜けて4dに余分に１個入ったり、全部抜けて、余分に２個入ったりするようです。特にAgの前のPdでは、n=4のみ(4e除く)で全部電子を収容できるので、５ｓの電子をすべて奪い取って５ｓがからになっています。その結果として、次のAgでは５ｓに電子が１個のこるというわけですね。（５ｓに２個入って、４ｄが９になるわけではない）これでなぜ資料がAgでないといけないかがわかりました。d軌道までが全部埋まっていて、その分の軌道角運動量が０、さらに電子が１個でも軌道角運動量が０になるｓ軌道に１個電子がはいるのは、銅も条件を満たすみたいですが、銀を使ったのは実験のしやすさかな？
のもとさんの説明だと、おそらく、電子郭は、内側から主量子数に従って、整然とならんでいて、電子が順繰りに詰まっていくと理解されてしまうのではないでしょうか？実際には、各電子郭は重なっていて、一見不自然な詰まり方をすることがあることも言及されたらよかったかも。私も、軽い原子では電子郭は重なっていても、より細部の軌道は独立してると勘違いしてました。
お願いです。のもと物理愛さんのコンテンツにかぎりませんが、矢印↖を大きくして、さらに黒く塗りつぶしていただくと見易いです。
編集ソフトの関係で できるか分かりませんが、気象予報士が最近は大きい丸いポインターを使っていますよね？
Windows 11 だと
マウスポインターの大きさや色を変更する方法
「スタート」ボタン→「設定」の順にクリックします。 · 「アクセシビリティ」をクリックします。 · 「マウスポインターとタッチ」をクリック
宜しくお願い致します。
ご指摘ありがとうございます。心がけます。
スピンの言葉を知っていても良く分からなかったけど何となく分かりました
右や左回転を表すのに手をグーにして親指の方向で右だ左と教えられましたが、、
グーの渦を合わせると右巻きも左巻きも同じ方向になります
4次元を直接観測出来ない人類が3次元で何とか間接的に観測出来た結果
重ね合わせやスピンの様に理解に苦しむ現象なのでしょう
しかし数学とは唯一 次元を超えられるのかも知れません
数百年後の地球や宇宙の解明はどうなっているのか気になって○ぬのが悔やまれます！きっと数百年後の人も同じ事を言ってる未来が想像出来ますがね
ありがとうございます。おもしろいですね！
未来の子供達は量子ビットをすんなり理解できるかも😅
分かりやすすぎて大横転
ありがとうございます
ギザぎざの、 動きはしにくいのですか。 安定した動きの原因は なんですか🎉 場とか エネルギー密度が ？ 残念だけど数式から描像を 絵が描けません。 ネットで、四回計算すれば良いと、アドバイスを受けましたが、 分かりません。😂
物理学て、英語とギリシャ語の組み合わせ、これを日本語にすれば、挫折しなかっとにー😭
上下のスピンまでは話について行って、「2つ以上のスピン成分」が出た時点で、エッとなってしまいます。スピンの軸が一方向の前提で理解したものが軸が3つあるとなって、理解できなくなるのは私だけ？
xyzの軸があるとするとその軸の基準は何？
混乱する説明で申し訳ありません。軸は自分で選んでよいのです
読んだり、見たりした中でただ理解したことを述べている。それよりも、何故この概念が生まれたか、どのようにして作り上げたのかを調べたでけでも、楽しいRUclipsになるよ。
化学系の学生です。
z方向の磁界に対してN極側に引き寄せられた物を取り除いた後、x方向の磁界に対して再びN極側とS極側に分離する理由がいまいち分からないです。
そもそもS極側に引き寄せられた物であるから、方向が変わったとしても原子の磁気モーメントで回転してすべてs極側に行くように思えます
そこがまさにスピンの不思議なところで量子的なところかと存じます。肝心のところがうまくお伝え出来ず申し訳ありません。
@@nomoto-binloji 事実として磁気モーメントがx.y.zそれぞれの方向に別のものとして存在する。という解釈でいいですかね？
原子核を回る電子２個のペアのって
独立したフェルミオンなの？、カップリングの偽ボソンなの？
温度によりますかね？？？
佐野量子がどうしたって？
電子のピストン⁈
頭がスピンする。
本質には、関係ないですが、電子のつまり具合の説明まちがってませんか？s軌道に電子１個はアルカリ金属です。銀は違います。これは、例えば、3dが埋まり始める前に4sが埋まってしまうことが原因だと思います。
イメージができないことに慣れてはいけないと思います。まだ物理学が未発達であり、素粒子の内部にまで探究が及んでいないだけなのかもしれません。
数学でつじつまが合えば実用上は問題ないのでしょうが、そこで思考停止してしまっては人類の英知もそこで終わりになってしまうリスクがあります。
そうですね。コメントありがとうございます！
特殊相対性理論に立ち返るとspin±1/2の物質粒子のクォークとレプトンはボゾンの光子とは極限迄接近はしてもボゾンとフェルミオンは互いに交差してるだけです。より身近に例えるとボゾンがロータリーに当たり、フェルミオンが歩行者、自動車になるでしょう。量子縺れはロータリー周辺で交通渋滞、交通事故が起きて歩行者、自動車、緊急車両、野次馬、報道陣、警察関係者が賑やかに混乱してる状態になります。
教科書をなぞるだけのyoutuber？
分かり易い解説ありがとうございました。疑問が生まれました。
１）シュテルン・ゲルラッハ（1922年）の100年前の昔に
加熱蒸発させた銀原子を、どのようにして１個づつ打ち込んだのですか？
１個づつ打つには高度な制御技術が必要ですが、
当時の技術レベルで１個打ちができたのか疑問です。
恐らく10個から100個くらいの銀原子が同時に打ち込まれたように見えます。
２）5sは円軌道なので磁気モーメントはないと解説されましたが、
5sの軌道電子による磁気モーメントはあるように思えます。
電子が移動すると（方向は違いますが電流です）
右ねじの法則で移動方向を取り囲むように円状の磁力線が生まれます。
例えば水素原子１個と電子１個の例です。
そこには明らかなＮとＳの双極性はありませんが、磁場は生まれています。
水素原子１個と電子１個が縦に2個並ぶとＮとＳの双極性が生まれます。
そのような物理的配置でＮとＳの双極性できて、
一般的な磁石をイメージのＮとＳの双極性が生まれています。
３）スピンの重ね合わせ ZとX
MRIと同じように磁界をかける毎にスピンが決定されるように見えます。
どうでしょうか？
スピン 女と男
でも一粒が回転している証明にはなりませんよね。つまり場自体がモーメント化、或いは対象がモーメント化している場合にも同じ現象が起こりますし、そのほかの可能性もあります。スピンという表現を止めた方が良いと、量子の界隈の人に言いたいです。さらにいえば、飛ばしている棒の性質にも疑念があります。
確かに不思議ですね。正味研究者の中でも根本的な部分は謎なんですよね。私達は波動関数がどういう仕組みで磁気モーメントを作るのかという具体的な構造を知っているわけではなくて、今のところただ数式上どんな関係が成り立っているかを確認できるだけなんです。なので色んな疑念があって当然だと思います!
@@Doicha そして私は量子論と相対性理論を統合する量子の正体を突き止めました。ノーベル物理学賞をください。というか、お金ください。
量子力学というのが、実験結果と辻褄の合うトリックのように見えます。
今日のお話を、場の量子論を使って計算することはできるのですか、この質問は愚問ですか?
スピンは場の量子論によって計算できます。
@@nomoto-binloji 様
「軌道運動」や「自転」という表現や認識が良くないとすると、「わーと、もやもやと運動している」という表現もアバウトと思います。言葉で突き詰めれば、どのように運動しているか記述していないので、軌道角運動量やスピン角運動量がどのようなメカニズムで発生しているかを量子力学は説明していないと思うのです。確かに方程式を解けば離散的な値が求まりますが、それは「実験結果と辻褄の合うトリックのように見えます」と書きました。つづく質問は、進んだ場の量子論においては、軌道角運動量やスピン角運動量がどのようなメカニズムで発生しているかを説明できているのだろうか、ということです。なお、大昔に、地方大学の物理学教室で学び、修士課程では磁性体物理の実験をしていたものです。申し訳ありません、本当に愚問だと思います。
早口過ぎて分からん😢
すみません。。
内容は良いですが 、、、と思います 、という耳障りな語尾多用は止めたほうがいいかも。と 思います！！