Спин Spin

    Спин (от англ. spin – вращаться) – собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с её перемещением в пространстве как целого. Спин отвечает неотъемлемому и неизменному внутреннему вращательному состоянию, присущему частице, хотя это вращательное состояние нельзя трактовать классически – как вращение тела вокруг собственной оси. Наряду со спином, любая частица, перемещаясь как целое в пространстве (например, по замкнутой орбите) относительно некой внешней точки (центра орбиты), имеет относительно этой точки внешний или орбитальный момент количества движения.      Спин был первоначально введен для того, чтобы объяснить экспериментально наблюдаемый факт, что многие спектральные линии в атомных спектрах состоят из двух отдельно расположенных линий. Например, первая линия серии Бальмера в атоме водорода, которая проявляется при переходах между уровнями с n = 3 и n = 2, должна наблюдаться как одиночная линия с длиной волны λ = 6563 Å, однако на самом деле наблюдались две линии с расстоянием

_Photon

Фотон – фундаментальная частица, квант электромагнитного поля. В виде фотонов испускается и поглощается электромагнитное излучение. Фотон имеет свойства как частицы, так и волны. У него нет ни электрического заряда, ни массы. Фотон имеет определенную энергию Е = hν (h – постоянная Планка, равная 4.14·10^-15 эВ·сек, ν – частота электромагнитных колебаний) и импульс, величина которого р = Е/с (с – скорость света, с которой всегда движется фотон в пустоте).     Наряду с реальными фотонами, существуют и так называемые виртуальные фотоны. Реальные фотоны, о которых говорилось выше, переносят энергию электромагнитного излучения и, в зависимости от этой энергии, выступают в виде радиоволн, обычного света, рентгеновских лучей и гамма-квантов. Виртуальные фотоны являются переносчиками электромагнитного взаимодействия. Для виртуальных фотонов не выполняется соотношение между энергией и импульсом р = Е/с. Так виртуальные фотоны могут иметь массу и даже находиться в состоянии покоя. Соотношения неопределённостей квантовой механики допускают кратковременное появление виртуальных частиц.      Электромагнитное взаимодействие между двумя заряженными частицами осуществляется обменом одним или несколькими виртуальными фотонами. В роли переносчика электромагнитного взаимодействия фотон относится к классу, так называемых, калибровочных бозонов - носителей фундаментальных сил природы.

между ними Δλ = 1.4Å. Это расщепление первоначально связывалось с еще одной дополнительной степенью свободы электрона – вращением. Предполагалось, что электрон можно рассматривать как классический вращающийся волчок, и величина спин связывалась с его характеристикой вращения. На самом деле, как выяснилось позже, спин имеет квантовую природу и не связан с какими-либо перемещениями частицы в пространстве. Величина вектора спина   равна ћ[s(s + 1)]^1/2, где ћ = h/2π (h - постоянная Планка) , а s - квантовое число спина, т.е. характерное для каждой частицы полуцелое или целое положительное число (оно может быть и нулевым). Частицы с целым спином называются бозонами, с полуцелым – фермионами. Переносчики взаимодействий γ-квант, W^±-, Z-бозоны и 8 глюонов имеют спин s = 1 и являются бозонами. Лептоны e, μ, τ, ν_e, ν_μ, ν_τ, кварки u, d, s, c, b, t имеют спин s = 1/2 и являются фермионами.     Понятие спина применяют и к сложным, составным микрообъектам – атомам, атомным ядрам, адронам. В этом случае под спином J понимают момент количества движения микрообъекта в состоянии покоя, т.е. когда орбитальный (внешний) момент количества движения микрообъекта  = 0. Спины составных микрообъектов являются векторной суммой спиновых   и орбитальных   моментов входящих в их состав частиц – ядра и электронов в случае атома, протонов и нейтронов в случае ядра, кварков и глюонов в случае протона, нейтрона и других адронов. Спин частицы однозначно связан со статистикой, которой подчиняется ансамбль частиц с данным спином. Все частицы с целым и нулевым спином подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна. Частицы полуцелым спином подчиняются статистике Ферми-Дирака.