к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Спин

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 единицах8059-1.jpg и равен8059-2.jpg, 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, равен8059-3.jpg . Со С. частицы, обладающей ненулевой массой покоя, связан спиновый магн. момент8059-4.jpg; 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 Бора8059-5.jpg(е и т - заряд и масса электрона). Т. о., для С. электрона гиромагн. отношение8059-6.jpg, 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

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution