Що таке спін в фізиці
Питання: Що таке спін у фізиці?
Відповідь: Поняття спина цілком і повністю відноситься до квантової механіки. Основи квантової механіки були закладені на початку XX століття.
Розглянемо складну частку (скажімо, атомне ядро), що спочивають як ціле і знаходиться в певному внутрішньому стані. Крім певної внутрішньої енергії вона володіє також і певним за своєю величиною моментом (- у нас ціле або напівціле число, так як в разі квантової механіки енергія і момент імпульсу змінюються стрибками - квантами), пов'язаним з рухом частинок усередині неї (в класичній механіці момент характеризує обертання тіла); цей момент може ще мати різних орієнтацій просторі (проекція моменту на вісь z повинна змінюватися квантовим чином від до - звідси і можливих комбінацій орієнтації частки з моментом в просторі). Іншими словами, при розгляді руху складної частинки як цілого ми повинні, поряд з координатами, приписувати їй ще й одну дискретну - проекцію її внутрішнього моменту на деякий обраний напрям в просторі.
Але при зазначеному вище розумінні сенсу моменту стає несуттєвим питання про його походження, ми приходимо природним чином до подання про "своєму" моменті, який повинен бути приписаний частки незалежно від того чи є вона "складною" або "елементарної" (неподільної).
Таким чином, в квантовій механіці елементарної частинки слід приписати деякий "власний" момент, не пов'язаний з її рухом в просторі. Це властивість елементарних частинок є специфічно квантовим (зникаючим при переході до класичної механіки) і тому принципово не допускає класичної інтерпретації. Зокрема було б абсолютно безглуздим уявляти собі "власний" момент елементарної частинки як результат її обертання "навколо своєї осі" (розмір електрона дорівнює 0 - абсолютно незрозуміло як його вирощують).
Власний момент частинки називають її спиною. на відміну від моменту, пов'язаного з рухом частинки в просторі, про який говорять як про орбітальному моменті.
Фізична ідея про наявність у електрона власного внутрішнього моменту була висловлена Уленбеком і Гаудсмитом (G. Uhlenbeck, S. Gaudsmit, 1925). У квантову механіку спін був введений Паулі (W. Pauli, 1927).
На природний для фізика питання: А чи можна жити без спина? - відповіді немає, так як відсутність спина вимагає кардинальної переробки всієї квантової механіки, яка підтверджується безліччю експериментів. На сьогодні існування спина у елементарних частинок сумніву не піддається.
Рекомендована література: Феймановскіе Лекції з фізики, 8-9 тому, квантова механіка