У каждой квантовой частицы есть спин — собственный момент импульса, внутреннее магнитное свойство, словно крошечная стрелка. В эксперименте пучок таких частиц, пролетая через неоднородное магнитное поле, разделяется на два дискретных пучка — как монетка, выпадающая орлом или решкой. Именно так ведут себя частицы вроде атома водорода, демонстрируя два возможных состояния проекции спина.
Однако новые исследования показывают: ту же «монетку» можно заставить работать как игральную кость со многими гранями. Достаточно наложить жёсткие ограничения — например, запереть частицу в тесной ловушке, лишив её свободы перемещения. Тогда её математическое описание меняется, и вместо двух вариантов неоднородное магнитное поле вытягивает веер из множества следов — частица расщепляется на множество пучков, словно кость с N гранями. В конденсированных средах (твёрдых материалах) этот трюк объясняет необычные свойства и подсказывает, как создавать вещества с заранее заданными характеристиками. Самое поразительное: один и тот же электрон способен притворяться обладателем любого спина, стирая привычные различия между частицами — в таких стеснённых условиях его эффективный спин становится переменной величиной, а не фиксированным свойством.
Первоначальный опыт Штерна–Герлаха в 1922 году оказался настолько чувствительным, что учёные могли наблюдать расщепление пучка серебра невооружённым глазом благодаря осаждению атомов на стекле.