1922年2月7日晚上至8日清早，德国中部城市气温低寒，下雪，法兰克福大学施特恩—格拉赫实验首次成功测量到了电中性银原子束在非均匀磁场中的双重分裂现象，明确印证了微观尺度世界的量子化特性本质，这是近代物理学史上的重大一笔！实验是由格拉赫独自进行的，因为施特恩此时正短暂地在德国北部的Rostock大学任教，遇假期时才会回到法兰克福与格拉赫讨论数据，并进一步修正和改善实验设计。
1911年，法国科学家Louis Dunoyer首度演示钠原子在真空中的运动，的确有如光子般沿直线前进，证实了麦克斯韦气体动力论的基本假设。这个分(原)子束方法/技术随后被施特恩改善、发展并广泛应用到极致，用它取得了许多项登峰造极的改写近代物理学的成就。分子束方法的原理很简单，在高真空中，把一种金属在一个高温腔里加热至其沸点以上，再让四处飞射的金属蒸气从一个小孔或细长狭缝中飞出。
施特恩—格拉赫实验的装置，完全不是这回事。施特恩深切认识到，寻求当前最基本科学问题的明确解答，必须通过严谨技术细节，进行工匠/工艺式日复一日的操作。图1是分子束方法实验装置示意图：从高温腔到第一个狭缝的距离约为3cm，第一狭缝与第二狭缝的距离约为3cm，非均匀电磁铁的长度为3.5cm，P为冷凝玻璃盘。
1922年2月8日早上，经过一夜的顺利沉积，格拉赫小心翼翼地破开真空室，拿出冷凝玻璃盘冲洗。他将薄薄一层难以目视的沉积银原子反应成乌黑色的硫化银，首次证实了电中性金属原子在磁场中的双重分裂现象——这时，施特恩远在Rostock大学任职。当天，格拉赫就寄给玻尔一张明信片，并附上实验照片。
施特恩—格拉赫实验主要进行和完成于1921至1922年间，这时期第一次世界大战刚结束不久，德国经济萧条，通货膨胀问题严重，大学的研究经费短缺。为了支持这项事后成为近代物理学里程碑实验的进行，玻恩不但把他主持的理论物理研究所的实验室、金工厂及技术员全部归施特恩使用，他还亲自在法兰克福大学的最大讲堂里讲授一系列的相对论公众演讲，并收取入场费用。
由于纳粹政府逐渐掌权，施特恩在1933年8月主动从汉堡大学辞职，移居美国，从此也结束了他持续了约15年的分子束方法的科学发现黄金岁月。第二次世界大战结束次年，施特恩提早从宾州匹兹堡Carnegie Institute of Technology退休，此后他几乎年年搭船访问欧洲，参加会议，及会见如泡利等老朋友。
施特恩一生只发表了50多篇期刊论文，但一篇又一篇掷地有声，影响深广。1944年，在被提名多达82次之后，施特恩终于因其对发展分子束方法及发现质子磁矩的贡献，而一人独得了1943年度的诺贝尔物理学奖。
2002年2月，法兰克福大学在当初施格两人进行实验的建筑物门口竖起了一面纪念牌匾，并且成立了一个施特恩—格拉赫实验物理中心。2014年，欧洲物理学会指定施格两人进行实验的旧物理馆为科学史景点，是对他们的极高推崇。