Приглашаем посетить сайт
СПИН
СПИН (от англ. spin - вращаться, вертеться) - собственныймомент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природуи не связанный с перемещением частицы как целого. С. наз. также собств. <момент кол-ва движения атомного ядра или атома; в этом случае С. определяетсякак векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовоймеханике) С. элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментовэтих частиц, обусловленных их движением внутри системы.
С. измеряется в единицах 
и равен 
,где J - характерное для каждого сорта частиц целое (в т. ч. нулевое)или полуцелое положит. число - т. н. спиновое квантовое число, к-роеобычно называют просто С.; в связи с этим говорят о целом или полуцеломС. частицы. Полуцелым С. обладают, напр., электроны, протоны, нейтринои их античастицы. С. p- и К-мезонов равен нулю, С. фотона равен 1.
Проекция С. на любое фиксиров. направление z в пространстве может приниматьзначения -J, -J + 1,..., +J. Т. <о., частица со С. J2 можетнаходиться в 2J + 1 спиновых состояниях (при J = 1/2 - в двух состояниях),что эквивалентно наличию у неё дополнит. внутр. степени свободы. Квадратвектора С., согласно квантовой механике, равен 
. Со С. частицы, обладающей ненулевой массой покоя, связан спиновый магн. <момент 
;коэф. g наз. магнито-механическим (или гиромагнитным) отношением.
Концепция С. введена в физику в 1925 Дж. Уленбеком (G. Uhlenbeck) иС. Гаудсмитом (S. Goudsmit), предложившими (на основе анализа спектроскопич. <данных), что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок» (отсюдаи термин «С.») с собств. механич. моментом 1/2 исобственным (спиновым) магн. моментом, равным магнетону Бора 
(. и т - заряд и масса электрона). Т. о., для С. электрона гиромагн. <отношение 
,т. е. с точки зрения классич. электродинамики является аномальным: дляорбитального движения электрона и для любого движения классич. системызаряж. частиц с данным отношением е/т оно в 2 раза меньше ( е/2тс).
Учёт С. электрона позволил В. Паули (W. Pauli) сформулировать принципзапрета, утверждавший, что в произвольной физ. системе не может быть двухэлектронов, находящихся в одном и том же квантовом состоянии (см. Паули, <принцип). Наличие у электрона С., равного 1/2, объяснило мультиплетнуюструктуру атомных спектров ( тонкую структуру), особенности расщепленияспектральных линий в магн. полях ( Зеемана эффект), порядок заполненияэлектронных оболочек в многоэлектронных атомах (а следовательно, и закономерностипериодич. системы элементов), ферромагнетизм и др. явления.
Существование у протона С., равного 1/2, постулировано на основеопытных данных Д. М. Деннисоном (D. М. Dennison, 1927). Эксперим. проверкаэтой гипотезы привела к открытию сверхтонкой структуры уровней энергииатома.
С. частиц однозначно связан с характером статистики, к-рой они подчиняются. <Как показал Паули (1940), из квантовой теории поля следует, что все частицыс целым С. подчиняются Бозе - Эйнштейна статистике (являются бозонами),с полуцелым С.- Ферми - Дирака статистике (ф е р м и о н ы). Дляфермионов (напр., электронов) справедлив принцип Паули, для бозонов онне имеет силы.
В матем. аппарат нерелятивистской квантовой механики С. был введён Паули;при этом описание С. носило феноменологич. характер. Наличие у электронаС. и спинового магн. момента непосредственно вытекает из релятивистского Диракауравнения (к-рое для электрона в эл.-магн. поле в пределе малых скоростейпереходит в Паули уравнение для нерелятивистской частицы со С. 1/2).
Величина С. определяет трансформац. свойства полей, описывающих этичастицы. При Лоренца преобразованиях поле, соответствующее частицесо С. J = 0, преобразуется как скаляр (или псевдоскаляр); поле, описывающеечастицу с J = 1/2,- как спинор, с J = 1 - как вектор (или псевдовектор)и т. д.
Лит. см. при ст. Квантовая механика. О. И. Завьялов.