自旋
自旋
自旋是粒子仅仅因为「它是它自己」而携带的一种内禀角动量,就像它携带质量或电荷一样。电子即便静止不动也带有自旋,你做什么都无法让它转得更快、更慢或停下来。它是一种固定的、与生俱来的属性,而不是一种你能加速或减速的运动。
这个名字借自一个诱人的图像:一只小球绕着自己的轴飞转。这个图像对培养直觉确实有用,但若照字面理解就行不通。就一切实验所能判断的而言,电子是一个没有大小的点,因此既没有可供绕行的表面,也谈不上有什么东西在真正旋转。自旋在数学上表现得像角动量,并能与轨道角动量相加,但它根本没有任何经典对应物。
自旋之所以重要,是因为它悄然塑造着日常世界。正是它让电子分层排进原子壳层、而不是统统塌到最低能级,从而赋予元素周期表以结构;正是它让磁铁具有磁性;它也是磁共振成像与许多量子计算机所操控的资源。一个没有经典图像的属性,竟支撑起了化学、磁性与现代技术。
S = √(s(s+1)) · ħ, with s = ½ for an electron
自旋的大小由自旋量子数 s 与约化普朗克常数 ħ 固定下来。
不要把自旋想象成一只真在旋转的小球。电子没有可测的大小,因此并没有什么东西在物理上旋转;自旋是一种量子属性,只是恰好遵循与转动相同的数学。
又称
另见