Wie ändert sich der Elektronenspin augenblicklich, ohne das Trägheitsprinzip zu verletzen?

Der Spin eines Elektrons wird als magnetische Eigenschaft gemessen. Sie sollten es sich nicht als Elektron vorstellen, das sich um seine Achse "dreht", was Sie anscheinend andeuten, wenn ich mich nicht irre. Elektronen werden als Punktteilchen betrachtet. Außerdem ändert sich der Spin eines Elektrons nie augenblicklich. Beispielsweise ist die Spinänderung des Elektrons im Stern-Gerlach-Experiment ein dynamischer Prozess aufgrund der Kopplung des magnetischen Moments aufgrund des Elektronenspins an das inhomogene Magnetfeld der Stern-Gerlach-Magnete. Die Drehimpulsänderung des Elektronenspins wird in den Magneten kompensiert.

Am wichtigsten ist es, sich darüber im Klaren zu sein, dass Momentan im QM bedeutungslos ist, da dies niemals genau bestimmt werden kann. Um eine Änderung in einem System zu bestimmen, sind zwei Messungen erforderlich, die ihrerseits Zeit in Anspruch nehmen. Auf diese Weise ist es unmöglich zu sagen, wann etwas "genau" passiert ist. Davon abgesehen können Sie im QM die Zeitskala bestimmen, über die die Dynamik auftritt.

Ihre Intuition über Trägheit ist im Wesentlichen richtig. Der Spinzustand eines Elektrons ändert sich nicht sofort. Befindet sich das Elektron im Spin-Up-Zustand, so ist dies die z-Komponente seines Drehimpulses$\frac{1}{2} \hbar$. Befindet es sich im Spin-down-Zustand, dann ist es sein Drehimpuls$-\frac{1}{2} \hbar$. Klassischerweise kann sich der Drehimpuls nicht sofort ändern, ebenso wenig wie der lineare Impuls. Quantitativ ist die Änderungsrate des Drehimpulses gleich dem aufgebrachten Drehmoment. Analog kann man in der Quantenmechanik ein „Drehmoment“ auf den Freiheitsgrad des Elektronspins aufbringen, indem man das Elektron in ein Magnetfeld bringt. Dadurch präzediert der Spin in eine andere Richtung. Um die Präzessionsgeschwindigkeit zu verdoppeln, muss man die Stärke des angelegten Magnetfelds verdoppeln.