Espin

Archiu:"Father" and "Mother" of the series "Spin Family".jpg

Representació artística de dos objectes, en espin 5/2 i 2, respectivament.

El espin (del anglés spin 'gir, girar'), també spin, és una propietat física de les partícules elementals per la qual tenen un moment angular intrínsec de valor fix. L'espin va ser introduït en 1925 per Ralph Kronig i, independentment, per George Uhlenbeck i Samuel Goudsmit. L'atra propietat intrínseca de les partícules elementals és la càrrega elèctrica.

Introducció

Si be la teoria quàntica de l'época no podia explicar algunes propietats dels espectres atòmics, els físics Goudsmit i Uhlenbeck varen descobrir que, afegint un número quàntic adicional —el «número quàntic d'espin»—, es conseguia donar una explicació més completa dels espectres atòmics. La primera evidència experimental de l'existència de l'espin es va produir en l'experiment realisat en 1922 per Otto Stern i Walther Gerlach, encara que la seua interpretació no aplegara sino fins a 1927. Pronte, el concepte d'espin es va ampliar a totes les partícules subatòmiques, inclosos els protones, els neutrons i les antipartículas.

L'espin proporciona una mida del moment angular intrínsec de tota partícula. En contrast en la mecànica clàssica, a on el moment angular s'associa a la rotació d'un objecte extens, l'espin és un fenomen exclusivament quàntic, que no es pot relacionar de forma directa en una rotació en l'espai. L'intuïció de que l'espin correspon al moment angular per la rotació de la partícula entorn al seu propi eix solament deu tindre's com una image mental útil, ya que, tal com es deduïx de la teoria quàntica relativista, l'espin no té una representació en térmens de coordenades espacials, de modo que no es pot referir cap tipo de moviment. Això implica que qualsevol observador en fer una mida del moment angular detectarà inevitablement que la partícula posseïx un moment angular intrínsec total, diferint observadors diferents solament sobre la direcció de dit moment, i no sobre el seu valor (este últim fet no té anàlec en mecànica clàssica).

Existix una relació directa entre l'espin d'una partícula i l'estadística que obedix en un sistema colectiu de moltes d'elles. Esta relació, coneguda empíricament, és demostradora en teoria quàntica de camps relativiste.

Propietats de l'espin

Archiu:Espin.png

Representació de l'espin electrònic, a on s'aprecia que la magnitut total de l'espin és molt diferent a la seua proyecció sobre l'eix $z$. La proyecció sobre els eixos $x$ i $y$ està indeterminada; una image clàssica que resulta evocadora és la precesión d'un trompa o peonza.

Com a propietat mecanocuántica, l'espin presenta una série de qualitats que ho distinguixen del moment angular clàssic:

• El valor d'espin està cuantizado, per tant no es poden trobar partícules en espin de qualsevol valor.
• L'espin d'una partícula sempre és un múltiple sancer de $\hslash /2$ (a on $\hslash$ és igual a la constant de Planck $h$ dividida entre $2\pi$, també cridada constant reduïda de Planck). Açò està relacionat en les diferents representacions irreductibles del grup de rotacions SO(3), cada una d'elles caracterisada per un número entero m.

• Quan es medix l'espin en diferents direccions, solament s'obtenen una série de valors possibles, que són les seues possibles proyeccions sobre eixa direcció. Per eixemple, la proyecció del moment angular d'espin d'un electró, si es medix en una direcció particular donada per un camp magnètic extern, pot resultar únicament en els valors $\hslash /2$ o be $-\hslash /2$.
• Ademés, la magnitut total de l'espin és única per a cada tipo de partícula elemental. Per als electrons, els protones i els neutrons, esta magnitut és, en unitats de $\hslash \cdot \sqrt{s(s+1)}$ , sent $s=1/2$. Açò contrasta en el cas clàssic a on el moment angular d'un cos al voltant del seu eix pot assumir diferents valors segons la rotació siga més o menys ràpida.

Vore també

• Espinor

Referències

Bibliografia

• Galindo, A. i Pascual P.: Mecànica quàntica, Ed. Eudema, Barcelona, 1989, ISBN 84-7754-042-X.

Enllaços externs

• L'espin de l'electró