Spinänderung für Elektron?

(Ich habe Ihre Frage als "Wie ist es möglich, den Elektronenspin in Gegenwart eines Magnetfelds überhaupt zu ändern" verstanden, hoffe, das ist in Ordnung.)

Ich erweitere ein wenig die paramagnetische Elektronenresonanz .

In Gegenwart eines von außen angelegten Magnetfeldes spalten sich die normalerweise entarteten Energieniveaus aufgrund des Zeeman-Effekts auf . Nehmen wir also an, Sie haben ein Elektron in der innersten Schale ohne äußeres Magnetfeld. Dabei spielt es energetisch keine Rolle, ob der Spin nach oben oder unten zeigt. In jedem Fall hat das Elektron die gleiche Energie.

Wenn Sie das Magnetfeld einschalten, wird die Entartung gebrochen: Der Zustand, in dem das Elektron in die Richtung des Magnetfelds zeigt, hat eine höhere Energie und der Zustand, in dem der Elektronenspin in die andere Richtung zeigt, hat eine niedrigere Energie. Anstelle von einem Energielevel hast du also zwei. Da der Zustand, in dem der Spin des Elektrons nach unten zeigt, eine niedrigere Energie hat, sitzt das Elektron bevorzugt in diesem Zustand.

Zwischen diesen Energieniveaus gibt es einen Energieunterschied$\Delta E$. Wenn das Elektron, das im unteren Zustand sitzt, ein Photon mit Energie absorbiert$\hbar \omega =\Delta E$dann springt das Elektron mit Spin aus dem unteren Zustand$\uparrow$auf die obere Ebene mit Spin$\downarrow$. Sie haben also den Spin des Elektrons verändert. (Umgekehrt ändert sich der Spin von$\downarrow$Zu$\uparrow$wenn das Elektron ein Photon der entsprechenden Energie aussendet.)

aber ist der Spin nicht eine intrinsische Eigenschaft des Elektrons?

Intrinsisch bedeutet, dass das Elektron nichts tun muss, um diese Eigenschaft zu haben. (Zumindest übersetze ich so "intrinsisch" ^^.) Im klassischen Bild müsste das Elektron also eine geladene rotierende Kugel sein, um diese Spineigenschaft zu erhalten. In QM "hat" das Elektron jedoch nur Spin und es dreht sich nicht. Dennoch bedeutet intrinsisch nicht, dass sich diese Eigenschaft nicht ändern kann. (Wie SuperCocia sagte.)

Ein Magnetfeld besteht aus Photonen. Photonen sind Spin$1$Teilchen, was für ein Gegebenes bedeutet$z$Achse eine Messung des Spins ergeben kann$+1$oder$-1$. Wenn ein Photon mit einem Elektron kollidiert, wissen wir, dass der Spin erhalten bleiben muss. Nehmen wir an, das Elektron befindet sich in einem Spin-up-Zustand$\uparrow_e= + \frac{1}{2}$und das Photon in einem Spin-Down-Zustand$\downarrow_P= -1$. Treffen diese beiden aufeinander, gibt es zwei Möglichkeiten:

$\uparrow_e \rightarrow \uparrow_e$Und$\downarrow_P \rightarrow \downarrow_P$das bedeutet kein Spinflip

oder

$\uparrow_e \rightarrow \downarrow_e$Und$\downarrow_P \rightarrow \uparrow_P$, was möglich ist, weil$+ \frac{1}{2} - 1 = -\frac{1}{2}$