Спин
- собственный момент количества движения микрочастицы, связанный с ее внутренней степень свободы. Величина С. выражается в единицах Планка постоянной (
). Напр., С. электрона и нейтрино равен 1/2,
или, как обычно говорят, просто 1/2. Таким же С. обладают протон и нейтрон.
Суммарный момент количества движения атома (его также иногда наз. С.) складывается
(по правилам квантовой механики) из С. электронов, их орбитального момента количества
движения
и С. ядра. Говоря о С. ядра, не различают вклад С. нуклонов и их орбитального движения.
С. дейтрона равен 1, С. четночетных ядер в основном состоянии равен нулю.
С. частиц может быть либо целым, либо полуцелым (в ед. ). Квантовая
теория поля устанавливает фундаментальную связь между С. частиц и их статистич. св-вами.
Св-ва квантовой системы тождественных частиц с полуцелым С. описывает статистика
Ферми-Дирака (см., напр., Вырожденный газ),
поэтому
такие частицы наз. фермионами. Фермионы подчиняются принципу запрета Паули, согласно
к-рому в квантовой системе (напр., в атоме) в каждом квантовом состоянии не может
находится
более одной такой частицы. Св-ва квантовой системы тождественных частиц с целым или
нулевым С. описывает статистика Бозе-Эйнштейна, поэтому такие частицы наз. бозонами.
К
ним относятся, напр., фотон (С. равен 1), 
-мезон и К-мезон (С. равен
0). Для квантовой системы частиц с целым или нулевым С. вероятность нахождения их
в данном
квантовом состоянии тем выше, чем больше в нем др. таких частиц.
С. электрона может быть ориентирован как параллельно, так и антипараллельно его орбитальному моменту количества движения в атоме. С этим связано существование дублетов (двойных линий) в спектрах (см. Уровни энергии).
Наличие С. у протона объясняет существование двух типов молекул водорода, различиющихся взаимной ориентацией С. ядер. Параллельная ориентация характерна для молекул т.н. ортоводорода, антипараллельная - для молекул параводорода.
У нейтрального атома водорода в невозбужденном состоянии имеется два подуровня энергии, обусловленных различной (параллельной и антипараллельной) ориентацией С. электрона и ядра (сверхтонкая структура уровня). Переход атома с верхнего подуровня на нижний (изменение ориентации С.) приводит к испусканию кванта радиоизлучения с длиной волны 21,2 см (см. Радиолиния водорода 21 см). Это излучение играет важнейшую роль в радиоастрономических методах исследования космич. объектов.
| |
