Spinn

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Partikkelfysikk
Teorier
Standardmodellen
Kvantemekanikk
Kvantefeltteori (QFT)
Kvanteelektrodynamikk (QED)
Kvantekromodynamikk (QCD)
Den spesielle relativitetsteorien
Vekselvirkning
Sterk kjernekraft
Elektromagnetisme
Svak kjernekraft
Gravitasjon
Fargekraft
Elementærpartikler
Fermioner
Kvarker
Oppkvark
Nedkvark
Særkvark
Sjarmkvark
Bunnkvark
Toppkvark
Leptoner
Elektron
Positron
Nøytrino
Myon
Tau
Bosoner
Gauge-bosoner
Foton
W- og Z-bosoner
Gluon
Graviton
Higgs-boson
Sammensatte partikler
Hadroner
Mesoner
Pion
Baryoner
Proton
Nøytron
Atomkjerner
Atomer
Molekyler
Egenskaper
Energi
Bevegelsesmengde
Elektrisk ladning
Spinn
Paritet
Isospinn
Svakt isospinn
Fargeladning
Kjernefysikk
Atom

Spinn i kvantemekanikk refererer til intrisikk drivmoment for en partikkel. Intrisikk betyr at spinnverdien ikke avhenger av noe eksternt punkt, i motsetning til drivmoment. Spinn er en viktig størrelse i kvantemekanikk og statistisk fysikk siden den styrer den kollektive oppførselen til en samling av identiske partikler. Spinn-statistikk-teoremet sier at partikler med heltallig spinn, dvs. 0, 1 \hslash, 2 \hslash ,..., er bosoner, som ikke følger Pauliprinsippet, mens partikler med halvtallig spinn, dvs. 1/2 \hslash, 3/2 \hslash, ..., er fermioner som følger Pauliprinsippet.

Størrelsen spinn ble først introdusert av Wolfgang Pauli i 1925 som en ekstra frihetsgrad som var nødvendig for å formulere Pauliprinsippet. Den første teorien hvor spinn var en integrert del var Paul Diracs relativistiske beskrivelse av elektroner i 1928.

Matematisk formulering[rediger | rediger kilde]

Den matematiske formulering av spinn er analog til formuleringen av kvantisert drivmoment. Klassisk drivmoment en vektor med tre komponenter, dvs. tre frihetsgrader. Kvantemekaniske er det dog kun to frihetsgrader på grunn av kvantesammenfiltring. Vanligvis oppgis absoluttverdien og spinn omkring z-aksen.

Matematisk kan dette skrives


\mathbf{S}^2|s,m_s\rang =\hbar^2 s(s+1)|s,m_s\rang

her er S spinnvektor-operatoren, |s,m_s\rang er en spinnegenvektor, s er spinnkvantetall og ms er sekundært spinnkvantetall. For z-komponenten har vi


\mathbf{S_z}|s,m_s\rang=\hbar m_s|s,m_s\rang

verdiene av ms er begrenset av s


s_m \in \{-s, -s+1, ..., s-1, s\}

Ofte formuleres også kvantemekanisk spinn ved hjelp av Paulimatrisene.