Естественные науки

Что такое спин простым языком?

IW
Ic W
40
.

Спин, это собственный момент вращения.

Обычно этим словом называют собственные моменты вращения элементарных частиц, а не макротел. Например, момент вращения Земли вокруг своей оси спином не называют. А когда говорят о спине атомов или молекул, то имеют в виду суммарный спин тех элементарных частиц, из которых состоит этот атом или молекула.

Момент вращения в квантовой механике квантуется, как и многие другие физические величины. То есть момент вращения передается от одного тела к другому не в любых количествах, а только кратно целому числу квантов вращения. И сам момент вращения нормируют на величину кванта вращения. То есть когда говорят, что спин частицы равен (+1), значит, частица имеет один квант вращения по часовой стрелке относительно выбранной оси. Когда говорят, что спин частицы равен (-1), значит, частица имеет один квант вращения против часовой стрелки относительно выбранной оси.

При передачи квантов вращения от одного тела к другому, разумеется и естественно, что выполняется закон сохранения момента вращения в изотропном пространстве.
Например, электрон имеет спин (+1/2) и излучает фотон со спином (+1). В результате у электрона остается спин (+1/2) - (+1) = (-1/2). То есть электрон, отдав один квант вращения по часовой стрелке не останавливает своё вращение, а начинает вращаться в другую сторону.

Такие частицы, вращение которых невозможно остановить по причине их полуцелого спина называются фермионами. Это, например, нейтрон, протон, электрон и др.
Если у частицы целый спин, то такие частицы называются бозономи. Например, фотон, это бозон. В классической физике спинам фотона соответствует разное вращение поляризации электромагнитной волны. Соответственно, если поляризация электромагнитной волны не вращается, то эта волна соответствует фотону с нулевым спином.

Так как элементарные частицы, это не твердые шарики, то вращение элементарной частицы идет не как твердого тела и не как воронки воды. Это вращение идет без потока массы. Грубая аналогия, это когда летит эскадрилья вертолетов в одном направлении по прямой или все вертолеты зависли неподвижно в воздухе. Хотя эскадрилья, как целое не летит по круговой траектории, но она имеет собственный момент вращения.
Или это можно еще представить так. В стакане воды все молекулы воды вращаются по часовой стрелке вокруг вертикальной оси. В этом случае в стакане нет водоворота воды и сам стакан не движется по кругу, но, тем не менее, вода в стакане может иметь достаточно большой момент вращения.
Если теперь мысленно уменьшать размеры и массы молекул воды и одновременно увеличивать их количество, так, чтобы плотность воды оставалась постоянной, то в пределе получается примерно то, что имеет место в элементарных частицах. С той лишь разницей, что у элементарных частиц нет резких границ, как вода у стенки стакана. То есть у элементарных частиц плотность момента вращения распределена по объему и плавно уменьшается при удалении от центра масс.

.
Валерий Степанов
Валерий Степанов
59 225
Лучший ответ
Гораздо быстрее скорости света.
.
ЫИ
Ыраат Исаков
76 843
Евгений Басаров весьма лаконично :)
Спин (от англ. spin – вращаться) – собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с ее перемещением в пространстве как целого
Ну, если совсем просто, то спин это направление частицы.
Ну вот гляди, выбери раздел "На простых примерах"
SS
Serdar555 Serdar
38 429
Типа представим, что частица вращается, и у нее типа появляется момент импульса.
Это и есть спин.

Но на самом деле все не так.
К спину отнесли энергию, которую выявили, но непонятно к чему относить. И до сих пор не знают, вроде энергия есть, и относят её к кинетической, (т. е. энергии вращения), но при этом знают, что такого быть не может. А всё потому, что в учебниках тепловая энергия, (а значит и просто энергия) представлена исключительно как кинетическая.
https://www.youtube.com/edit?o=U&video_id=nAWKJqLYq8w
Объяснение эффекта Джоуля Томсона
https://youtu.be/NoHAypFgBXI
Трактуем заново давно известный опыт Штерна
https://youtu.be/SZhoTE-COoM
Давление газа и его связь с основным уравнением МКТ
Эти пятиминутные видео откроют Вам глаза.
В учебниках этого нет!
"Spin" по-английски значит вращение.
Суть понятие примерно в этом же.
если грубо, то спин можно представить как собственное вращение электрически заряженного тела - которое порождает магнитное поле. Это вращение дял каждого вида элементарных частиц обязательно и может быть только одно из нескольких значений.
спин положительный это вращение в одну сторону - отрицательный то в другую,
величина спина (1/2, 1, или 3/2) это если оч грубо то симетричность частицы - или если хотите - то насколько оборотов нужно повернуть частицу - чтобы она вернулась в исходное состояние.
например любой предмет нужн оповернуть только на один оборот чтобы он вернулся в исходное состояние,
а вот в мире элементарных частиц не так: у электрона спин может быть либо 1/2 либо -1/2
Это значит что чтобы электрон вернуть в исходное состояние - одного оборота мало - нужно два.
парадокс, но это так.

Это конечно очень грубо, но зато может показать как этот спин проявляется:
а проявляется он при движении заряженных частиц в магнитном поле:
Электрон со спином +1/2h будет отклонёт влево, а электрон со спином -1/2h будет отклонен вправо.
других вариантов у электрона нет, так же и у других частиц.
поэтому абсолютно у любых частиц - может быть только фиксированные значения спинов.

Эффект Зеемана - погуглите
Света Куклева почему спин считать вращением всё таки некорректно: потому как во первых частица элементарная (например электрон) не может вращаться. а во вторых зная заряд электрона и его магнитный момент - высчитываем нужную скорость вращения - и она слишком огромна. электрон тогда бы обладал бы бесконечным количеством энергии. поэтому просто лучше считать что квантовый мир полон чудес и спин - из одним из его проявлений. но проявления и действия спина - я примерно обозначил - считайте собственным вращением частиц.