自旋是粒子固有的角動量形式。它與旋轉的陀螺不同。陀螺繞軸旋轉。電子具有自旋,但它並非在空間中旋轉。自旋是一種量子屬性,如同電荷或質量一樣。它以離散值存在,單位為ħ,即約化普朗克常數。電子、質子和中子的自旋為1/2。光子的自旋為1。引力子(如果存在)的自旋為2。希格斯玻色子的自旋為0。
自旋是純粹的量子概念,沒有經典對應。它是在1920年代透過斯特恩-格拉赫實驗發現的。該實驗表明,磁場中的銀原子會分裂成兩束原子。這種分裂現象無法僅用軌道運動來解釋,而自旋可以解釋它。自旋對於泡利不相容原理至關重要,該原理指出,任何兩個費米子都不能佔據相同的量子態。正是這原理解釋了原子為何具有結構以及物質為何不會坍縮。自旋也被應用於磁振造影,其中磁場中的氫原子核會吸收和發射無線電波。自旋是粒子的基本屬性,與質量和電荷一樣重要。
事實
- 定義.固有角動量。
- 量子. 以離散值出現。
- Fermions. 半整數自旋,例如 1/2。
- 玻色子. 整數自旋,例如 1 或 2。
- Discovery. 斯特恩-格拉赫實驗,1922 年。
自旋與軌道角動量不同。軌道角動量源自於物體在空間中的運動,而自旋是物體固有的性質。
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