Cambio en el argumento del marco de referencia en el acoplamiento Spin-Orbit

Supongamos un átomo de hidrógeno con un electrón mi de espín y orbital alrededor de un protón mi + sin giro.

El espín del electrón produce un momento magnético de espín y su movimiento orbital produce un campo magnético ya que el electrón se puede modelar como una corriente proporcional a la carga. mi . La idea clave, según mi comprensión actual, es modelar el sistema de tal manera que haya una interacción entre el protón y el electrón.

El argumento estándar para esto es cambiar el marco de referencia del marco de laboratorio al marco del electrón. En este marco electrónico, el electrón es s t a t i o norte a r y mientras que el protón orbita alrededor del electrón en dirección contraria a la dirección del electrón, como si el sistema se viera desde el marco del laboratorio. El protón se comporta como un bucle de corriente y genera un campo magnético.

Esta interacción produce una energía potencial generada por el momento magnético de espín del electrón y el campo magnético debido a la órbita del protón.

Matemáticamente: m s B o r b i t = V s pag i norte o r b i t dónde m s es el momento magnético de espín del electrón y B o r b i t es el campo magnético debido al protón en órbita.

Aquí está la confusión:

Si el electrón está estacionario, en su marco de referencia experimentaría un espín 'no' y un movimiento orbital 'no'. En cambio, vería que el protón posee un espín y una órbita.

Esto entonces haría discutible el cambio en la referencia.

¿Cómo sería entonces m s B o r b i t = V s pag i norte o r b i t ¿sostener? El electrón es estacionario así que 'no' gira, ¿verdad?

Los electrones estacionarios tienen espín. Todo electrón tiene espín.
Realmente no deberías pensar en los electrones como si estuvieran girando. Pero si realmente quieres, deberías pensar que hemos entrado en el marco COM del electrón, pero no hemos permitido que nuestro marco gire junto con el electrón. Piensa en una pelota que viaja por el aire y gira. Comenzamos a correr a su lado, por lo que ahora parece estacionario. Pero NO empezamos a girar junto con él, por lo que todavía parece que está girando. Entramos en el marco de referencia de la pelota y la pelota sigue girando.
Creo que el marco COM fue útil. Una analogía física que traté de encontrar fue una esfera con ejes x, y y z. La esfera gira sobre el eje z, por lo que el único 'giro' es el eje xey girando alrededor del eje z. El eje z permanece estacionario. Si estuviera 'en' ese eje z, vería la colocación de la masa del electrón 'girando' y el protón orbitando alrededor del eje z del electrón.@JahanClaes

Respuestas (1)

La razón por la que está confundido es que "giro" es un nombre mal elegido para el momento dipolar magnético intrínseco de un electrón. El electrón en realidad no está girando para generar el momento magnético, por lo que en su propio marco, el giro sigue ahí.

Esto ayuda mucho.