Следующий раздел: Вертикальная составляющая индукции магнитного поля
Выше по контексту: Краткая физическая энциклопедия1
Предыдущий раздел: Что такое кварки?
Вопрос: Что такое спин в физике?
Ответ: Понятие спина целиком и полностью относится к квантовой
механике. Основы квантовой механики были заложены в начале XX века.
Рассмотрим сложную частицу (скажем, атомное ядро), покоящуюся
как целое и находящуюся в определенном внутреннем состоянии. Помимо
определенной внутренней энергии она обладает также и определенным
по своей величине моментом ( -- у нас целое или полуцелое число, так как в случае квантовой механики
энергия и момент импульса изменяются скачками -- квантами), связанным
с движением частиц внутри нее (в классической механике момент характеризует
вращение тела); этот момент может еще иметь различных ориентаций пространстве (проекция момента на ось z должна
меняться квантовым образом от до -- отсюда и возможных комбинаций ориентации частицы с моментом в пространстве). Другими словами, при рассмотрении движения сложной
частицы как целого мы должны, наряду с координатами, приписывать
ей еще и одну дискретную -- проекцию ее внутреннего момента на некоторое
избранное направление в пространстве.
Но при указанном выше понимании смысла момента становится несущественным
вопрос о его происхождении, мы приходим естественным образом к представлению
о "собственном" моменте, который должен быть приписан частицы вне
зависимости от того является ли она "сложной" или "элементарной"
(неделимой).
Таким образом, в квантовой механике элементарной частице следует
приписать некоторый "собственный" момент, не связанный с ее движением
в пространстве. Это свойство элементарных частиц является специфически
квантовым (исчезающим при переходе к классической механике) и поэтому
принципиально не допускает классической интерпретации. В частности
было бы совершенно бессмысленным представлять себе "собственный"
момент элементарной частицы как результат ее вращения "вокруг своей
оси" (размер электрона равен 0 -- совершенно непонятно как его вращать).
Собственный момент частицы называют ее СПИНОМ, в отличии
от момента, связанного с движением частицы в пространстве, о котором
говорят как об орбитальном моменте.
Физическая идея о наличии у электрона собственного внутреннего
момента была высказана Уленбеком и Гаудсмитом (G. Uhlenbeck, S.
Gaudsmit, 1925). В квантовую механику спин был введен Паули (W.
Pauli, 1927).
На естественный для физика вопрос: А можно ли жить без спина?
-- ответа нет, так как отсутствие спина требует кардинальной переделки
всей квантовой механики, которая подтверждается множеством экспериментов.
На сегодня существование спина у элементарных частиц сомнению не
подвергается.
Рекомендуемая литература: Феймановские Лекции по Физике, 8-9 том,
квантовая механика
|