【自旋向下為什么又叫少數(shù)自旋,粒子為什么會(huì)自旋】如果把自旋看成是粒子的經(jīng)典旋轉(zhuǎn)，就違背了相對(duì)論 。這是因?yàn)槟憧梢杂?jì)算電子的自旋線速度 。計(jì)算過程如下 。關(guān)于粒子的自旋，很多中國物理學(xué)家認(rèn)為這個(gè)名字不合適，而更喜歡用英文名字spin 。原因是自旋讓人聽起來好像粒子在旋轉(zhuǎn) 。后來人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了其他基本粒子，同樣的自旋現(xiàn)象也存在 。
粒子為什么會(huì)自旋？
粒子的自旋和平常我們見到的物體自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)這些可不是同一種物理機(jī)制，這在量子力學(xué)的教科書上是早就明確說過的 。首先，宏觀物體自轉(zhuǎn)，比如說地球的自轉(zhuǎn)吧，它的背后是角動(dòng)量守恒這一物理學(xué)定律 。物理學(xué)上有一個(gè)很有威力的定理，是一個(gè)叫做諾特的女?dāng)?shù)學(xué)家證明的，所以叫做諾特定理 。諾特定理告訴我們，一個(gè)連續(xù)的對(duì)稱性背后一定會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的守恒定律 。
物理學(xué)家將這個(gè)定理應(yīng)用到我們的時(shí)空中，由空間平移對(duì)稱性得到動(dòng)量守恒由時(shí)間平移對(duì)稱性得到能量守恒 。而相應(yīng)于空間轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱性，也就是你說的自由實(shí)體會(huì)自轉(zhuǎn)，并且在沒有外力作用下根本停不下來，這個(gè)對(duì)稱性背后相應(yīng)的定律就是角動(dòng)量守恒定律 。但是微觀粒子的自旋并非是空間轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性所導(dǎo)致的，它的來源是在狄拉克方程中 。
由于狄拉克方程是相對(duì)論性的方程，而在我們?nèi)》窍鄬?duì)論近似后得到的克萊因-高登方程中自旋的效應(yīng)就會(huì)被抹去，因此我們也說粒子的自旋其實(shí)是一種相對(duì)論性效應(yīng) 。其實(shí)關(guān)于粒子的自旋，有不少中國物理學(xué)家認(rèn)為這個(gè)名字起得并不恰當(dāng)，而更愛使用spin這個(gè)英文稱呼，原因就是自旋讓人聽起來似乎是粒子在轉(zhuǎn)動(dòng) 。如果把自旋看作是粒子的經(jīng)典自轉(zhuǎn)，就會(huì)違背相對(duì)論，這是因?yàn)槟憧梢杂?jì)算電子的自旋線速度,計(jì)算過程如下:得到的答案超過了光速——這和狹義相對(duì)論是矛盾的 。
答電子自旋的發(fā)現(xiàn)故事，得從一位奧地利物理學(xué)家泡利說起，不過泡利在其中扮演的是\電子自旋是如何被發(fā)現(xiàn)的？
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