Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Спин

Спин (далее С) (от англ. spin - вращаться, вертеться.), собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. (При введении понятия "С" предполагалось, что электрон можно рассматривать как "вращающийся волчок", а его С - как характеристику такого вращения, - отсюда название "С".) С называется также собственный момент количества движения ядра (и иногда в этом случае С определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) С элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих обусловленных их движением системы (см. Ядро атомное).

  С измеряется в единицах Планка постоянной  и равен , где J - характерное для каждого сорта частиц целое (в т. ч. нулевое) или полуцелое положительное число, называемое спиновым квантовым числом (обычно его называют просто С). Соответственно говорят, что частица обладает целым или полуцелым С Например, С электрона, протона, нейтрона, нейтрино, так же как и их античастиц, в единицах  равен 1/2, С - и К-мезонов - 0, С фотона равен 1. Хотя у фотона (как и у нейтрино) нельзя измерить собственный момент количества движения, т. к. нет системы отсчета, в которой фотон покоится, однако в квантовой электродинамике доказывается, что полный момент фотона в произвольной системе отсчета не может быть меньше 1; это дает основание приписать фотону С 1. Наличие у нейтрино С 1/2 вытекает, например, из закона сохранения момента количества движения в процессе бета-распада.

  Проекция С на любое фиксированное направление z в пространстве может принимать значения J, J-1, ..., -J. Т. о., частица со С J может находиться в 2J + 1 спиновых состояниях (при J = 1/2 - в двух состояниях), что эквивалентно наличию у нее дополнительной внутренней степени свободы. Квадрат вектора С, согласно квантовой механике, равен . Со С частицы, обладающей ненулевой массой покоя, связан спиновый момент , где коэффициент g - магнитомеханическое отношение.

  Концепция С была введена в физику в 1925 Дж. Уленбеком и С Гаудсмитом, предположившими (на основе анализа спектроскопических данных) существование у электрона собственного механического момента  и связанного с ним (спинового) момента, равного магнетону Бора  (где е и m - заряд и масса электрона, с - скорость света). Т. о., для С электрона отношение момента к механическому равно g = е/mс и с точки зрения классической электродинамики является аномальным: для орбитального движения электрона и для любого движения классической системы заряженных частиц с данным отношением е/m оно в 2 раза меньше и равно е/2.

  Учет С электрона позволил В. Паули сформулировать принцип запрета, утверждающий, что в произвольной физической системе не может быть двух электронов, находящихся в одном и том же квантовом состоянии (см. Паули принцип). Наличие у электрона С 1/2 объяснило мультиплетную структуру спектров (тонкую структуру), особенности расщепления спектральных линий в полях (т. н. аномальный Зеемана эффект), порядок заполнения электронных оболочек в многоэлектронных (а следовательно, и закономерности периодической системы элементов), явление ферромагнетизма и многие др. явления.

  Существование у протона С 1/2 было постулировано на основе опытных данных англ. физиком Д. М. Деннисоном. Эксперимент, проверка этой гипотезы привела к открытию в 1929 орто- и пара- (см. Атом). Несколько ранее Паули предположил, что сверхтонкая структура уровней энергии определяется взаимодействием электронов со С ядра, что и было вскоре доказано Г. Бэком и Гаудсмитом в результате анализа эффекта Зеемана в
  С частиц однозначно связан с характером статистики, которой подчиняются эти частицы. Как показал Паули (1940), из квантовой теории поля следует, что все частицы с целым С подчиняются Бозе - Эйнштейна статистике (являются бозонами), с полуцелым С - Ферми - Дирака статистике (являются Для например электронов, справедлив принцип Паули, для бозонов он не имеет силы.

  В математический аппарат нерелятивистской квантовой механики С был последовательно введен Паули, при этом описание С носило феноменологический характер. В действительности С частицы - релятивистский эффект (что было доказано П. Дираком). Так, наличие у электрона С и спинового момента непосредственно вытекает из релятивистского Дирака уравнения (которое для электрона в электромагнитном поле в пределе малых скоростей переходит в Паули уравнение для нерелятивистской частицы со С 1/2).

  Величина С элементарных частиц определяет трансформационные свойства полей, описывающих эти частицы. При Лоренца преобразованиях поле, соответствующее частице со С 0, преобразуется как скаляр (или псевдоскаляр); поле, описывающее частицу со С 1/2, - как спинор, а со С 1 - как вектор (или псевдовектор) и т. д.

  Лит. см. при ст. Квантовая механика.

  О. И. Завьялов.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 27.11.2021 14:42:23
14:26 Новый штамм коронавируса омикрон выявлен в Германии
14:17 «Роскосмос» пойдет в «технологический нахлест»
14:12 На юбилее КВН спели про Пескова
14:02 На Украине пресс-марафон Зеленского сравнили с выступлением КВН
13:58 Российский врач назвал споры о вакцинации вредными для психики
13:49 Российская антиваксерша распылила дихлофос в росгвардейцев
13:47 Создателю премии «Кинотавр» сделали срочную операцию в Москве
13:44 Россиянам объяснили разницу между оливками и маслинами
13:41 Большунов завоевал первую медаль на Кубке мира
Больше новостей
СегодняСиловые структуры «Он был рисковым человеком» Как телохранители спасали Брежнева от пуль террористов и шли за ним в урановые шахты
26 ноября 2021Россия «Людей заранее объявили погибшими» Трагедия на шахте «Листвяжная» — не первая. Почему в Кузбассе гибнут сотни шахтеров?
СегодняКультура От Моргенштерна до Инстасамки: почему в России преследуют и запрещают провокационных артистов?
13:57 В Калуге открылся Всероссийский научный фестиваль «Плоды науки»
13:54 Stellantis будет выпускать механические коробки передач в Калуге
13:13 Бузова заявила о побеге из больницы ради дня рождения отца
СегодняИз жизни «Уходите, вы нам не нужны!» Как афганцы на верблюдах оказались в Австралии и почему их ценили не больше животных?
26 ноября 2021Россия «Директор отмажется, у него денег много» Бывший горняк шахты «Листвяжная» о том, что привело к гибели 52 человек
13:53 Cadillac запатентовал три новых названия для будущих моделей
13:52 У Ferrari уже есть идеи для ещё пяти будущих «икон»
13:31 Убийцу «колбасного короля» уличили в подготовке побега из СИЗО
СегодняМоя страна «Никогда бы не подумала, что это Россия!» Куда отправиться, чтобы увидеть самые красивые маяки страны?
СегодняИнтернет и СМИ «Ненависть продолжит процветать» Как превращение Facebook в метавселенную повлияет на миллиарды пользователей?
13:26 Руководство «Ювентуса» обвинили в отмывании крупной суммы
12:59 Стало известно о состоянии пострадавших при пожаре на заводе в Дзержинске
12:49 Кинопродюсеру Марку Рудинштейну сделали срочную операцию
СегодняРоссия «Шофера пришлось порезать...» Кто и как раскрывал самые громкие преступления во времена СССР
26 ноября 2021Россия В шахте «Листвяжная» нашли выжившего. В спасение людей под землей уже никто не верил
12:53 Россияне раскрыли источники средств на первый взнос по ипотеке
13:03 В России рассказали о зоне поражения «Искандеров» в Европе
12:39 Жителей Москвы возмутил молящийся напротив музея приезжий
26 ноября 2021Культура Ночной дозор. В прокат вышел самый стильный фильм ужасов этого года. Почему его нужно смотреть?
25 ноября 2021Силовые структуры Из тюремного ада. Как многолетние пытки и издевательства над заключенными привели к отставке главы ФСИН России
12:39 Названы сроки начала испытаний российского препарата против COVID-19
12:30 В УФСИН прокомментировали возможный побег убийцы «колбасного короля»
12:36 Вера Брежнева рассказала о кастинге в группу «ВИА Гра»
25 ноября 2021Россия 52 человека погибли в шахте «Листвяжная» в Кемеровской области. Это горняки и спасатели. Живых под землей больше нет
26 ноября 2021Среда обитания «Золотые унитазы все еще популярны в регионах» Где и за сколько приобретают жилье российские чиновники
12:20 Названы приоритетные версии причин пожара на заводе боеприпасов в Дзержинске
12:21 Нарышкин обвинил США в попытках разжечь конфликт в Донбассе
12:15 Татьяна Тарасова рассказала о проблемах со здоровьем
25 ноября 2021Россия Госдума лишила депутата Рашкина неприкосновенности. Какое наказание его ждет за убийство лося?
25 ноября 2021Моя страна Российские кладбища обрели популярность у туристов. Какие легенды они таят и почему их стоит посетить?
12:09 Осквернившему фото ветерана ВОВ блогеру предъявили обвинение
12:08 Российский пятиклассник пытался напасть на сверстника и учителя во время урока
12:06 Директора шахты «Листвяжная» арестовали на два месяца
24 ноября 2021Путешествия Другой Стамбул. Еще недавно здесь жили мигранты и бедняки. Чем сегодня способен удивить туриста «золотой» район Стамбула?
26 ноября 2021Россия «Родители сначала были в шоке» История россиянки, переехавшей из Москвы в Тегеран
11:43 Стоимость жилья в России предложили увеличить
11:54 Раскрыты подробности банкета чиновников в день траура после ЧП на «Листвяжной»
11:39 Россиянам предложили давать дополнительные выходные для ревакцинации
Сегодня Видео: автосалон новых Жигулей Блогеры нашли автосалон советских машин без пробега
25 ноября 2021Экономика Подняли тревогу. Могут ли биткоины привести мир к климатической катастрофе?
11:39 На шахте «Листвяжная» возобновили поисковые работы
11:33 В «Тольяттиазот» рассказали о задержании гендиректора предприятия
11:21 Появились подробности серии взрывов на заводе боеприпасов под Нижним Новгородом
25 ноября 2021Культура Развод и девичья фамилия. Адель выпустила первый альбом за шесть лет. Почему теперь ее называют главной певицей планеты?
11:30 Россиянку заподозрили в неуважении к суду из-за почтового конверта
11:09 Володин пообещал изучить все мнения о QR-кодах
11:04 Задержание заслуженного тренера России из-за маски попало на видео
10:55 Названы главные проблемы российских предпринимателей
10:42 В США рассказали о планах действий по сдерживанию России
10:28 Опубликовано видео погони полиции за BMW на МКАД со стрельбой