spin

spin

Proprietà intrinseca delle particelle elementari e dei sistemi quantistici, detta anche momento angolare intrinseco, che ne caratterizza il comportamento rispetto al gruppo delle rotazioni o di Lorentz. Lo stesso termine, introdotto nel 1925 da George E. Uhlenbeck e Samuel A. Goudsmit, indica anche il numero quantico s associato a tale momento. I risultati sperimentali offerti dall’analisi delle righe spettrali emesse in presenza di un campo magnetico omogeneo (effetto Zeeman), dove ogni livello si scinde in 2(2l+1) livelli, e i risultati dell’esperienza di Otto Stern e Walther Gerlach, dove un fascio di atomi per effetto di un forte campo magnetico disomogeneo si scinde in più fasci anche nel caso che l’elettrone atomico sia in uno stato con l=0, trovano una spiegazione soddisfacente solo se si assume che l’elettrone possieda un momento angolare intrinseco. Come ogni momento angolare quantistico anche lo spin non può assumere valori arbitrari ma deve essere quantizzato. Pertanto l’operatore proiezione spin (per es., lungo z,s_z) soddisfa le stesse regole di commutazione del momento angolare orbitale e può assumere soltanto i valori, S_z=sh,(s−1)h,...,−sh, cioè un numero limitato di valori pari a 2s+1. Il numero quantico di spin s può assumere valori interi o semi-interi dispari. Nel primo caso le particelle vengono dette bosoni perché rispondono alla statistica di Bose-Einstein. Nel secondo caso le particelle sono dette fermioni in quanto obbediscono alla statistica di Fermi-Dirac (è il caso, per es., di elettroni, protoni e neutroni). Le rappresentazioni degli operatori di spin nel caso di s semi-intero corrispondono alle rappresentazioni spinoriali, mentre le rappresentazioni degli operatori di spin nel caso di s intero corrispondono alle rappresentazioni tensoriali. Molte proprietà della materia dipendono dallo spin, per es. il momento magnetico delle particelle, la struttura fine delle linee spettrali e il ferromagnetismo.

→ Misure ad altissima precisione; Sistemi disordinati