СПИН

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.