En física, principalmente mecánica cuántica y física de partículas , un momento magnético de espín es el momento magnético causado por el espín de las partículas elementales . Por ejemplo, el electrón es un fermión elemental de espín-1/2 . La electrodinámica cuántica proporciona la predicción más precisa del momento magnético anómalo del electrón .
En general, un momento magnético se puede definir en términos de una corriente eléctrica y el área encerrada por el bucle de corriente . Dado que el momento angular corresponde al movimiento de rotación, el momento magnético se puede relacionar con el momento angular orbital de los portadores de carga en la corriente constituyente. Sin embargo, en los materiales magnéticos , los dipolos atómicos y moleculares tienen momentos magnéticos no solo por su momento angular orbital cuantificado , sino también por el espín de las partículas elementales que los constituyen. [un] [b]
El "giro" es una propiedad no clásica de las partículas elementales, ya que clásicamente el "momento angular de giro" de un objeto material es en realidad solo el momento angular orbital total de los constituyentes del objeto sobre el eje de rotación. Las partículas elementales se conciben como objetos puntuales que no tienen un eje alrededor del cual "girar" (ver dualidad onda-partícula ).
La idea de un momento angular de espín fue propuesta por primera vez en una publicación de 1925 por George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit para explicar la división hiperfina en los espectros atómicos. [c] En 1928, Paul Dirac proporcionó una base teórica rigurosa para el concepto de la ecuación de Dirac para la función de onda del electrón . [1]
Los momentos magnéticos de espín crean una base para uno de los principios más importantes de la química, el principio de exclusión de Pauli . Este principio, sugerido por primera vez por Wolfgang Pauli , rige la mayor parte de la química moderna. La teoría juega otros papeles además de las explicaciones de los dobletes dentro del espectro electromagnético . Este número cuántico adicional, el espín, se convirtió en la base del modelo estándar moderno que se usa hoy en día, que incluye el uso de las reglas de Hund y una explicación de la descomposición beta .
Podemos calcular el momento magnético de espín observable, un vector, μ → S , para una partícula subatómica con carga q , masa m y momento angular de espín (también un vector), S → , a través de: [2]