Le spin est une forme intrinsèque de moment angulaire portée par les particules. Il est différent d'une toupie qui tourne autour d'un axe. Un électron possède un spin, mais il ne tourne pas dans l'espace. Le spin est une propriété quantique, comme la charge ou la masse. Il prend des valeurs discrètes, mesurées en unités de ħ, la constante de Planck réduite. Les électrons, les protons et les neutrons ont un spin de 1/2. Les photons ont un spin de 1. Les gravitons, s'ils existent, ont un spin de 2. Le boson de Higgs a un spin de 0.

Le spin est un concept purement quantique. Il n'a pas d'équivalent classique. Il a été découvert dans les années 1920 grâce à l'expérience de Stern-Gerlach, qui a montré que les atomes d'argent placés dans un champ magnétique se scindent en deux faisceaux. Cette scission ne pouvait s'expliquer par le seul mouvement orbital. Le spin l'explique. Il est essentiel au principe d'exclusion de Pauli, qui stipule que deux fermions ne peuvent occuper le même état quantique. Ce principe explique la structure des atomes et la stabilité de la matière. Le spin est également utilisé en imagerie par résonance magnétique (IRM), où les noyaux d'hydrogène placés dans un champ magnétique absorbent et émettent des ondes radio. Le spin est une propriété fondamentale des particules, aussi essentielle que la masse ou la charge.

Faits de Spin

• Définition. Moment angulaire intrinsèque.
• Quantum. Prend des valeurs discrètes.
• Fermions. Rotation demi-entière, comme 1/2.
• Bosons. Spin entier, comme 1 ou 2.
• Découverte. Expérience Stern-Gerlach, 1922.

Le spin est différent du moment cinétique orbital. Le moment cinétique orbital résulte du mouvement dans l'espace. Le spin est intrinsèque.