Спин (от англ. spin - вращаться, вертеться) - собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. С. наз. также собств. момент кол-ва движения атомного ядра или атома; в этом случае С. определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) С. элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.
С. измеряется в единицах
и равен
,
где J - характерное для каждого сорта частиц целое (в т. ч. нулевое)
или полуцелое положит. число - т. н. спиновое квантовое число, к-рое
обычно называют просто С.; в связи с этим говорят о целом или полуцелом
С. частицы. Полуцелым С. обладают, напр., электроны, протоны, нейтрино
и их античастицы. С. p- и К-мезонов равен нулю, С. фотона равен 1.
Проекция С. на любое фиксиров. направление z в пространстве может принимать
значения -J, -J + 1,..., +J. Т.о., частица со С. J2 может
находиться в 2J + 1 спиновых состояниях (при J = 1/2 - в двух состояниях),
что эквивалентно наличию у неё дополнит. внутр. степени свободы. Квадрат
вектора С., согласно квантовой механике, равен
. Со С. частицы, обладающей ненулевой массой покоя, связан спиновый магн.
момент
;
коэф. g наз. магнито-механическим (или гиромагнитным) отношением.
Концепция С. введена в физику в 1925 Дж. Уленбеком (G. Uhlenbeck) и
С. Гаудсмитом (S. Goudsmit), предложившими (на основе анализа спектроскопич.
данных), что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок» (отсюда
и термин «С.») с собств. механич. моментом 1/2 и
собственным (спиновым) магн. моментом, равным магнетону Бора
(е и т - заряд и масса электрона). Т. о., для С. электрона гиромагн.
отношение
,
т. е. с точки зрения классич. электродинамики является аномальным: для
орбитального движения электрона и для любого движения классич. системы
заряж. частиц с данным отношением е/т оно в 2 раза меньше (е/2тс).
Учёт С. электрона позволил В. Паули (W. Pauli) сформулировать принцип запрета, утверждавший, что в произвольной физ. системе не может быть двух электронов, находящихся в одном и том же квантовом состоянии (см. Паули, принцип). Наличие у электрона С., равного 1/2, объяснило мультиплетную структуру атомных спектров (тонкую структуру), особенности расщепления спектральных линий в магн. полях (Зеемана эффект ),порядок заполнения электронных оболочек в многоэлектронных атомах (а следовательно, и закономерности периодич. системы элементов), ферромагнетизм и др. явления.
Существование у протона С., равного 1/2, постулировано на основе опытных данных Д. М. Деннисоном (D. М. Dennison, 1927). Эксперим. проверка этой гипотезы привела к открытию сверхтонкой структуры уровней энергии атома.
С. частиц однозначно связан с характером статистики, к-рой они подчиняются. Как показал Паули (1940), из квантовой теории поля следует, что все частицы с целым С. подчиняются Бозе - Эйнштейна статистике (являются бозонами), с полуцелым С.- Ферми - Дирака статистике (ф е р м и о н ы). Для фермионов (напр., электронов) справедлив принцип Паули, для бозонов он не имеет силы.
В матем. аппарат нерелятивистской квантовой механики С. был введён Паули; при этом описание С. носило феноменологич. характер. Наличие у электрона С. и спинового магн. момента непосредственно вытекает из релятивистского Дирака уравнения (к-рое для электрона в эл--магн. поле в пределе малых скоростей переходит в Паули уравнение для нерелятивистской частицы со С. 1/2).
Величина С. определяет трансформац. свойства полей, описывающих эти частицы. При Лоренца преобразованиях поле, соответствующее частице со С. J = 0, преобразуется как скаляр (или псевдоскаляр); поле, описывающее частицу с J = 1/2,- как спинор, с J = 1 - как вектор (или псевдовектор) и т. д.
О. И. Завьялов
Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.
Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").
Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.
Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.
Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
