Welche Methoden gibt es, um die Observablen in der Quantenmechanik experimentell zu messen?

Vielleicht aufgrund der begrenzten Anzahl von Lehrbüchern zur Quantenmechanik, die ich konsultiert habe, habe ich gesehen, wie die grundlegenden Prinzipien in Bezug auf Observable präsentiert wurden, aber ich habe nie eine einigermaßen systematische Diskussion darüber gesehen, wie eine spezifische Messung jeder dieser Observablen in der Praxis durchgeführt werden kann oder bei Gedankenexperimenten.

Zum Beispiel die Position, Energie oder der Impuls (natürlich einzeln) eines Teilchens in einem Potentialtopf (insbesondere ungefähr unendlich hoch) oder eines quantenmechanischen harmonischen Oszillators. Wie messen wir diese (vielleicht nur in Gedankenexperimenten)?

[Text nach der ersten Antwort gelöscht: die Energie oder der Drehimpuls des Elektrons eines Wasserstoffatoms]

Danke für den Link. Ja, der Spin kann auf diese Weise effektiv gemessen werden. Aber ich bin mir nicht sicher, ob das Stern-Gerlach-Experiment angepasst werden kann, um die Energie oder eine beliebige Menge eines Teilchens in einem Potentialtopf zu messen.
Selbst bei der Messung des Spins des Elektrons eines Wasserstoffatoms gibt es bei diesem Experiment Probleme. Lässt man Elektronen durch das Magnetfeld gehen, hat man sie bereits aus dem Atom getrieben und misst nicht mehr das Elektron IM Atom. Lässt man stattdessen die Wasserstoffatome los, muss man zunächst den Spin des Kerns bestimmen.

Antworten (1)

Nein, was in einem Potentialtopf ist, berührt unsere Apparate nicht. Was wir tun, ist ein weiterer Trick. Wir verschränken das Teilchen im Potentialtopf mit einem anderen Teilchen, das aus dem Topf herauskommt und unsere Apparate erreicht. Streuexperimente können uns zum Beispiel Informationen über innere Strukturen geben.

Das Verfahren geht wie folgt: Ein inneres Teilchen befinde sich in einer Überlagerung von Zuständen

ψ = 1 2 ( | A ⟩ + | B ⟩ ) ,

Wo | A ⟩ Und | B ⟩ sind zwei innere Zustände. Dann bringen wir ein weiteres Teilchen | P ⟩ die Interaktion mit dem Staat | A ⟩ geht in einen Zustand linearen Impulses über | A → ⟩ , und Interaktion mit dem Staat | B ⟩ geht in einen Zustand mit linearem Impuls über | B → ⟩ ,

| P ⟩ | ψ ⟩ → 1 2 ( | A ⟩ | A → ⟩ + | B ⟩ | B → ⟩ ) .

So können wir Informationen über interne Zustände erhalten. Auf diese Weise werden Strukturen von Molekülen und viele mikroskopische Daten gewonnen. Natürlich sind die eigentlichen Experimente komplizierter, in dieser Antwort habe ich nur die allgemeine Idee beschrieben.

Bitte seien Sie freundlich und verwenden Sie \rangle. Eine arme Seele wird Ihre Antwort am Ende sowieso bearbeiten, also warum ersparen Sie ihm/ihr nicht die Mühe?
Danke, dass du mir die Idee klar gemacht hast! Oh, wenn ich mich nicht irre, glaube ich, dass in der zweiten Formel ein Tippfehler ist, wo ϕ ψ sein sollte.
@lionelbrits: Ich kann nicht verstehen, warum dir \rangle gefällt. Es ist eine weitere Komplikation. Ich mag die Bearbeitung nicht so sehr.
Aber wie messen wir erfolgreich den linearen Impuls des anderen Teilchens? Ich meine, in Streuexperimenten ist es einfach, die Richtungen ausgehender Sondenteilchen zu messen, aber welche Methoden werden verwendet, um die Größen ihrer linearen Impulse zu bestimmen? Und wie messen wir die Energie eines ausgehenden Teilchens? Obwohl ich ein paar solcher Methoden kenne, glaube ich, dass ich zu wenig darüber weiß.
@Metrica: Der lineare Impuls ist kein Problem zu messen. Weit vom Ziel entfernt misst man einfach, unter welchem ​​Winkel das gestreute Teilchen in Bezug auf den auf das Ziel einfallenden Fluss abgelenkt wurde. Zur Messung der Energie werden bei einigen Methoden die gestreuten Teilchen durch Materialien geleitet und je nach Energie des Teilchens werden Elektronen aus Atomen herausgeschlagen, oder es kann ein elektrischer Impuls erhalten und auf die Energie des Teilchens kalibriert werden.
Weil jeder in der professionellen Physik Range im Gegensatz zu "größer als" verwendet. Für manche Menschen kann das Lesen eine Herausforderung sein, und ein guter Satz trägt wesentlich dazu bei, dass Ihre Botschaft verstanden wird.
Welche Methoden gibt es, um die Observablen in der Quantenmechanik experimentell zu messen?
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