Giro (física)
El espín es una forma intrínseca del momento angular transportado por partículas elementales y, por lo tanto, por partículas compuestas ( hadrones ) y núcleos atómicos . [1] [2]
El espín es uno de los dos tipos de momento angular en la mecánica cuántica, el otro es el momento angular orbital . El operador de momento angular orbital es la contrapartida mecánica cuántica del momento angular clásico de revolución orbital y aparece cuando hay una estructura periódica en su función de onda a medida que varía el ángulo. [3] [4] Para los fotones, el espín es la contraparte mecánica cuántica de la polarización de la luz; para los electrones, el espín no tiene equivalente clásico. [ cita requerida ]
La existencia del momento angular del espín del electrón se infiere a partir de experimentos, como el experimento de Stern-Gerlach , en el que se observó que los átomos de plata poseían dos posibles momentos angulares discretos a pesar de no tener momento angular orbital. [5] La existencia del espín del electrón también se puede inferir teóricamente del teorema de la estadística del espín y del principio de exclusión de Pauli, y viceversa, dado el espín particular del electrón, se puede derivar el principio de exclusión de Pauli.
El espín se describe matemáticamente como un vector para algunas partículas, como los fotones, y como espinores y bispinores para otras partículas, como los electrones. Los espinores y bispinores se comportan de manera similar a los vectores : tienen magnitudes definidas y cambian bajo rotaciones; sin embargo, utilizan una "dirección" poco convencional. Todas las partículas elementales de un tipo dado tienen la misma magnitud de momento angular de espín, aunque su dirección puede cambiar. Estos se indican asignando a la partícula un número cuántico de espín . [2]
La unidad de espín del SI es la misma que la del momento angular clásico (es decir, N · m · s , J · s o kg · m 2 · s −1 ). En la práctica, el espín se da como un número cuántico de espín adimensional dividiendo el momento angular de espín por la constante de Planck reducida ħ , que tiene las mismas dimensiones que el momento angular, aunque este no es el cálculo completo de este valor. Muy a menudo, el "número cuántico de espín" se llama simplemente "espín". El hecho de que sea un número cuántico está implícito.
Wolfgang Pauli en 1924 fue el primero en proponer una duplicación del número de estados de electrones disponibles debido a una "rotación oculta" no clásica de dos valores. [6] En 1925, George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit de la Universidad de Leiden sugirieron la interpretación física simple de una partícula girando alrededor de su propio eje, [7] en el espíritu de la antigua teoría cuántica de Bohr y Sommerfeld . [8] Ralph Kronig anticipó el modelo Uhlenbeck-Goudsmit en una discusión con Hendrik Kramers varios meses antes en Copenhague, pero no lo publicó. [8]La teoría matemática fue desarrollada en profundidad por Pauli en 1927. Cuando Paul Dirac derivó su mecánica cuántica relativista en 1928, el espín del electrón era una parte esencial de ella.
