在量子力学中,基本粒子自旋吗?
不,粒子不自旋。就我们所知,轻子,像电子、介子和单子一样,没有任何结构。所以没有东西可以旋转。然而粒子(除了自旋为0的粒子)有角动量。事实证明,如果不将其推广到包括自旋(有时被称为固有角动量),你就不能守恒一个原子的角动量。你也需要自旋来解释粒子是如何有磁场的,它的磁矩是离散的。(磁矩是一个数字,代表粒子磁场的整体强度。)这一点最容易用Stern-Gerlach实验来证明。
一束粒子通过一个包含强磁场的设备,该磁场的强度不同,但方向不同。人们发现,不是在探测器上得到一个污迹——假设原子的方向是随机的——而是原子在离散的等间距点上着陆。这可以用粒子的自旋来解释,它只能是1/2的倍数。所以你有自旋0 1/2 1 3/2,等等,没有其他的了。
粒子也必须有电荷才能有磁场。单是旋转是不够的。运动中的电荷产生磁场。带电球绕圈运动会产生磁场。但是在一个真实的粒子中没有旋转的东西。然而这个粒子有角动量(当然,我们称之为自旋!),加上它的电荷,就意味着它有一个磁场。
在一些量子力学的书(例如梅尔兹巴赫)中,这被进一步详细地讨论。你也可以谷歌或者在维基百科上查找自旋,Stern-Gerlach, Goudsmit-Uhlenbeck假说,角动量。
它们会告诉你电子和质子有半自旋,但它们不自旋。他们会告诉你,电子是一个点粒子,然后在下一句中,把它描述成一个球体。主流物理学根本不关心粒子几何。对主流物理学家来说,唯一重要的是,他们可以通过考试,并通过同意他们相信的任何硕士要求来获得学位。
然而,如果你独立分析物理常数,你会意识到你可以开发一个新的基于量子测量的单位系统,每个物理常数将完美地因子。你会看到一个2自旋空间的量子可以从量子测量中推断出来,它有一个特定的几何结构,16 ^2是曲率常数。您还将发现时间是两个时间维度的子集,这两个时间维度包括一个右/左自旋和一个前/后自旋。电子和质子总是以左旋、正向时间组合的形式存在,因此,对于几乎只研究电子和质子的物理学家来说,他们可以忽略粒子自旋的真正原因。
经典概念中的自旋,是物体对于其质心的旋转,比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。
而基本粒子的自旋是经过证实存在的。
我们说到粒子的时候,经常听到”自旋“这个词但紧接着你可能又听到“自旋为1”,甚至“1/2自旋“ 类似这种奇怪的说法