El experimento de Stern–Gerlach es un procedimiento físico en el que un haz de partículas con momento magnético atraviesa un campo magnético inhomogéneo, produciendo haces espacialmente separados que corresponden a proyecciones cuantizadas del momento angular intrínseco (espín).

Principio

Un campo magnético inhomogéneo acopla el momento magnético de la partícula al movimiento espacial, convirtiendo distintos autovalores del operador proyección de espín en desviaciones concretas; mediciones repetidas dan resultados discretos que evidencian la cuantización de la proyección de espín.

Demostración

Enviar un haz térmico de átomos de plata neutros (u otra especie con momento magnético no nulo) a través de un fuerte gradiente de campo magnético: el haz se divide en manchas discretas en un detector, correspondientes a espín arriba y abajo según el eje del campo, en lugar de una distribución continua.

Aplicación incorrecta

Interpretar la separación espacial como un par de fuerzas clásicas sobre una pequeña barra magnética fija dentro del átomo, o asumir que el aparato mide la magnitud absoluta del espín en lugar de la proyección sobre el eje elegido, es una interpretación incorrecta del contenido de la medida cuántica.

Consecuencia

El experimento aporta evidencia operacional directa de proyecciones de espín discretas y respalda el concepto de colapso de estado o proyección sobre autovectores durante la medición; es un prototipo para la preparación y medida de estados de espín en experimentos de información cuántica.

Inversión

Sustituir el campo inhomogéneo por un campo magnético uniforme revierte el efecto de separación espacial: en lugar de dividirse, los espines experimentan precesión de Larmor sin separación espacial del haz, subrayando que la inhomogeneidad es esencial para la lectura espacial.

Límite

Se aplica a partículas que poseen momento magnético y requiere gradientes de campo y coherencia suficientes para resolver desviaciones discretas; no permite medir todas las componentes del espín simultáneamente (componentes no conmutativas no tienen autovectores comunes), ni revela el momento angular orbital de la misma forma.

Tensión semántica

Existe tensión entre interpretar el resultado de Stern–Gerlach como evidencia de un colapso de estado objetivo y verlo como una interacción unitaria que entrelaza sistema y aparato seguida de decoherencia y selección condicional; ambas lecturas interpretan de forma distinta la misma separación experimental.

Síntesis

El experimento de Stern–Gerlach mapea operativamente proyecciones intrínsecas de espín en grados de libertad espaciales: un campo magnético inhomogéneo correlaciona autovalores de espín con desviaciones del haz, produciendo resultados medibles discretos que ejemplifican la medida cuántica y la preparación de estados.