自旋是粒子固有的角动量形式。它与旋转的陀螺不同。陀螺绕轴旋转。电子具有自旋,但它并非在空间中旋转。自旋是一种量子属性,如同电荷或质量一样。它以离散值存在,单位为ħ,即约化普朗克常数。电子、质子和中子的自旋为1/2。光子的自旋为1。引力子(如果存在)的自旋为2。希格斯玻色子的自旋为0。
自旋是一个纯粹的量子概念,没有经典对应物。它是在20世纪20年代通过斯特恩-格拉赫实验发现的。该实验表明,磁场中的银原子会分裂成两束原子。这种分裂现象无法仅用轨道运动来解释,而自旋可以解释它。自旋对于泡利不相容原理至关重要,该原理指出,任何两个费米子都不能占据相同的量子态。正是这一原理解释了原子为何具有结构以及物质为何不会坍缩。自旋也被应用于磁共振成像,其中磁场中的氢原子核会吸收和发射无线电波。自旋是粒子的基本属性,与质量和电荷一样重要。
事实
- 定义.固有角动量。
- 量子. 以离散值出现。
- Fermions. 半整数自旋,例如 1/2。
- 玻色子. 整数自旋,例如 1 或 2。
- Discovery. 斯特恩-格拉赫实验,1922 年。
自旋与轨道角动量不同。轨道角动量源于物体在空间中的运动,而自旋是物体固有的性质。
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