题目

自旋电子到底是什么?
它真是一种神秘力量吗?

提问时间：2020-06-19

答案

量子力学中称为“自旋”的量有时被认为所有物理量中最“量子力学”的.这样,我们对之稍微多加注意是明智的.什么是自旋?它本质上是粒子旋转的度量.“自旋”这个术语暗示某种像板球或棒球自旋的东西.让我们回忆一下角动量的概念,正如能量和动量一样,它是守恒的只要物体不受摩擦力或其他力的干扰,它的角动量就不随时间改变.量子力学的自旋的确是如此,但是我们这里开心的是单独粒子的“自旋”,而不是大量的单独粒子围绕着它们共同质心的轨道运动（这正是板球的情形）.物理学的一个显著事实是,自然中发现的大多数粒子在这种意义下的确是在“自旋”,每种粒子都有自己固有的自旋的大小8.然而,正如下面要看到的,单独量子力学粒子的自旋有一种我们绝不能从自旋着的板球等等的经验所能预料到的某种特殊的性质.
首先,对于每一特殊类型的粒子,其自旋的大小总是一样的.只有自旋的轴的方向可以（以一种我们就要讲到的非常奇怪的方式）改变.这和板球的情形形成全然的对比,板球可依出球方式的不同具有任意大小任意方向的自旋,对于质子,中子,电子,自旋大小是原先允许的一个原子的量子化的角动量的最小正值的一半.
每一个粒子都不自旋的对象不允许有这个角动量值.它只能是由自旋为粒子自身的固有的性质而引起的（也就是说,不是因为它的“部分”围绕某种中心的公转引起的）.