自旋
粒子所具有的内禀性质 / 维基百科,自由的 encyclopedia
在量子力学中,自旋(英语:Spin)是粒子所具有的内禀性质(英语:Intrinsic and extrinsic properties),其运算规则类似于经典力学的角动量,并因此产生磁场。
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首先对基本粒子提出自转与相应角动量概念的是1925年由拉尔夫·克勒尼希、乔治·乌伦贝克与塞缪尔·古德斯米特三人所开创。他们在处理电子的磁场理论时,把电子想象为一个有质量(因带电)的球体,透过自转而产生一个方向的力(磁场),并把此概念命名为自旋。后来在量子力学中,透过理论以及实验验证发现基本粒子可视为是不可分割的点粒子,所以物体自转无法直接套用到自旋角动量上来,因此仅能将自旋视为一种内禀性质,为粒子与生俱来带有的一种角动量,并且其量值是量子化的,无法被改变(但自旋角动量的指向可以通过操作来改变)。所以,虽然有时会与经典力学中的自转(例如行星公转时同时进行的自转)相类比,但实际上本质是迥异的。经典概念中的自转,是物体对于其质心的旋转程度,比如地球每日的自转是顺著一个通过地心的极轴所作的转动。
自旋对原子尺度的系统格外重要,诸如单一原子、质子、电子甚至是光子,都带有正半奇数(1/2、3/2等等)或含零正整数(0、1、2)的自旋;半整数自旋的粒子被称为费米子(如电子),整数的则称为玻色子(如光子)。复合粒子也带有自旋,其由组成粒子(可能是基本粒子)之自旋透过加法所得;例如质子的自旋可以从夸克自旋得到。