Sé que la física cuántica dice que uno no puede cambiar la magnitud del giro de una partícula puntual, pero eso aún deja la pregunta de cómo se cambia la dirección del giro.
Una posible forma en que las partículas puntuales pueden intercambiar el momento angular es mediante el electromagnetismo, pero entonces, ¿cómo intercambian el momento angular las partículas puntuales con carga neutra?
Como electrón no parece tener imperfecciones en su superficie para agarrar y empujar para rotar. No parece haber partes que sobresalgan a las que se pueda aplicar torque.
El espín está conectado al momento dipolar magnético intrínseco de la partícula, esto es lo que hace que la partícula sea capaz de interactuar con un campo magnético externo. A saber, el momento magnético dipolar intrínseco de una partícula con espín se puede encontrar a través de:
dónde es el factor g , y y son la carga y la masa de la partícula. Observe que una partícula puede tener un momento magnético sin tener carga eléctrica: por ejemplo, incluso si el neutrón es eléctricamente neutro ( ), tiene un momento magnético distinto de cero, como consecuencia de su estructura interna de quarks.
En cuanto a las partículas elementales con carga eléctrica neutra, como los neutrinos y los fotones, no creo que puedan cambiar el espín (o transferir el momento angular) en absoluto, ya que su momento dipolar magnético intrínseco es nulo o muy pequeño*. De hecho, diría que los neutrinos y los fotones viajan tan rápido que no les puede pasar mucho durante su vida además de ser creados y destruidos. Si esto no es correcto, espero que alguna persona más informada lo indique.
*Hasta donde yo sé, si pueden tener un momento magnético sigue siendo una pregunta de investigación.
Hay algunos malentendidos aquí:
1) Los electrones son partículas elementales, según la evidencia experimental hasta el momento. No están formados por partes. Hasta el momento no se han encontrado evidencias experimentales sobre los preones ni, en general, sobre los subcomponentes de los electrones u otros leptones. Por supuesto, esto podría demostrarse erróneo en el futuro.
2) El giro de una partícula puntual corresponde a un momento angular intrínseco que no puede describirse en términos de "giro", ya que una partícula puntual no puede girar sobre sí misma. Decir que los electrones tienen un espín finito no significa que en realidad estén "girando alrededor de su propio centro". De hecho, la noción de un electrón "girando alrededor de su propio centro" no tiene ningún sentido, ya que los electrones son elementales y puntuales.
Para responder tu pregunta:
1) El espín de un electrón tiene magnitud en unidades naturales. Eso significa que si pudieras cambiar la magnitud del giro de un electrón, ya no sería un electrón.
2) Sin embargo, puede cambiar fácilmente la dirección de giro de un electrón simplemente aplicando un campo magnético. Dado que el electrón también tiene un momento magnético en la misma dirección del espín, el espín se alinea a lo largo de la dirección del campo magnético.
2+) Incluso en partículas que tienen un giro finito pero sin momento magnético, se puede cambiar la dirección del giro transfiriendo el momento angular de una partícula a otra a través de la interacción (el momento angular total, que incluye el giro de la partícula, es conservado en cualquier proceso físico)
Los objetos con carga neutra están hechos de cargas. Aunque la carga neta es cero, las imperfecciones en la disposición espacial de las cargas hacen que interactúen con los campos electromagnéticos.
Editar: 1) Los neutrinos se forman durante las reacciones nucleares. Una vez creados, mantienen su dirección de giro que no cambia con el transcurso del tiempo.
2) Los fotones no cambian de dirección a menos que se destruyan (o más correctamente, a menos que interactúen con la materia). ¿Puede Photon cambiar su giro?
Como electrón no parece tener imperfecciones en su superficie para agarrar y empujar para rotar. No parece haber partes que sobresalgan a las que se pueda aplicar torque.
En cuanto a una vista mecánica no cuántica (las cargas son partículas puntuales), diría que no necesita ningún mango para aplicar torsión en una bola lisa, simplemente necesita golpearla en cualquier punto alejado del centro de masa.
Pero no lo compares por electrones, porque
El Spin de una partícula se entiende mejor desde el punto de vista de la teoría de grupos. Simplemente te dice cómo una partícula, es decir, un estado asintóticamente libre de tu teoría, se transforma bajo la simetría de tu teoría, la simetría de Lorentz. Bueno, en realidad bajo su doble cubierta, como explica Weinberg en su primer libro, es por eso que se nos permite tener espinores.
Un electrón es una partícula de espín 1/2, lo que significa que tiene dos grados de libertad que se transforman de una manera particular bajo rotaciones. Estos dos grados de libertad son los que llamamos "Spin up" y "Spin down". Son simplemente una forma de denotar los dos estados cuánticos que puede tener un electrón. El electrón puede estar en una superposición de ellos:
Ahora, partículas como los electrones interactúan y esas interacciones están mediadas por partículas que también tienen espín, como el fotón. Nuevamente, el giro significa que son un montón de campos cuánticos que se transforman de una manera determinada. El fotón, por ejemplo, se llama "vector" y tiene giro 1. A la naturaleza parece gustarle conservar el giro en las interacciones, por lo que si un electrón interactúa con un fotón, cambiará su giro en una unidad. Eso es todo. Su estado cuántico cambiará a una superposición diferente.
No es como si hubiera un cuerpo rígido con momento angular al que le estás aplicando un par. Puede cambiar la dirección aplicando campos magnéticos. Esto se debe a que existe una energía asociada a la alineación del espín y el campo magnético.
¿Cómo las partículas puntuales transfieren el momento angular entre sí?
No lo hacen, porque no hay partículas puntuales. Eso es un mito matemático. Desafortunadamente, es promovido por algunas fuentes aparentemente autorizadas.
Sé que la física cuántica dice que no se puede cambiar la magnitud del giro de una partícula puntual.
¿Me puede dar una referencia para eso? Solo que es teoría cuántica de campos, no teoría cuántica de partículas puntuales. Un electrón no es una cosa puntual que tiene un campo, es un campo. En QFT se describe como una excitación del campo de electrones. En los electrones orbitales atómicos "existen como ondas estacionarias" . Podemos difractar electrones. Un electrón tiene un momento magnético , el efecto de Einstein-de Haas demuestra que "el momento angular de giro es de hecho de la misma naturaleza que el momento angular de los cuerpos en rotación tal como se concibe en la mecánica clásica".. Decir que el electrón es una partícula puntual es el equivalente electromagnético de colgarse de un helicóptero sondeando un remolino con un poste de barcaza, y luego, cuando no puedes sentir nada sólido, afirmar que la cosa sólida en el medio debe ser muy, muy pequeña.
pero eso aún deja la cuestión de cómo se cambia la dirección del giro.
Una partícula de espín ½ realmente no tiene una dirección de espín. Para apreciar esto, imagina un disco girando en el sentido de las agujas del reloj. Ahora camine hacia la parte posterior y observe que ahora diría que está girando en sentido contrario a las agujas del reloj. Luego lo hago girar como una moneda, por lo que tiene dos rotaciones ortogonales. ¿Hacia qué lado está girando? De cualquier manera . Pero tenga en cuenta que podría haberlo hecho girar como una moneda con la otra mano. Hay dos en cada sentido.
Una posible forma en que las partículas puntuales pueden intercambiar el momento angular es mediante el electromagnetismo, pero entonces, ¿cómo intercambian el momento angular las partículas puntuales con carga neutra?
No hay partículas de punto neutro. Un fotón no tiene carga, pero tiene naturaleza ondulatoria donde E=hc/λ. En cuanto a las partículas neutras masivas, eche un vistazo al artículo de Wikipedia sobre el momento magnético del neutrón : "La existencia del momento magnético del neutrón indica que el neutrón no es una partícula elemental. Para que una partícula elemental tenga un momento magnético intrínseco, debe tener ambos espín y carga eléctrica" . También mire el artículo de neutrones y vea la estructura y la geometría de la distribución de carga junto con el decaimiento libre de neutrones y la difracción de neutrones . Es la naturaleza ondulatoria de la materia, no la naturaleza de partículas puntuales de la materia.
Como electrón no parece tener imperfecciones en su superficie para agarrar y empujar para rotar. No parece haber partes que sobresalgan a las que se pueda aplicar torque.
Eso es cierto. Es esféricamente simétrico. Intenté describirlo aquí . Como puede ver en los votos negativos, a las personas que le dicen que el electrón es una partícula puntual y que "el giro es intrínseco" no les gustó. Pero todos los votos negativos del mundo no harán que esa evidencia científica sólida desaparezca. Asegúrese de leer a Goudsmit sobre el descubrimiento del espín del electrón :
'Cuando llegó el día en que tuve que hablarle a Uhlenbeck sobre el principio de Pauli, por supuesto usando mis propios números cuánticos, entonces me dijo: "¿Pero no ves lo que esto implica? Significa que hay un cuarto grado de libertad". para el electrón. Quiere decir que el electrón tiene un espín, que gira".'
Hay una pequeña y extraña tontería que se ha infiltrado en la física. Puedes verlo en este viejo artículo de Stern-Gerlach en Wikipedia:
"Si este valor surge como resultado de la rotación de las partículas de la forma en que gira un planeta, entonces las partículas individuales tendrían que estar girando increíblemente rápido. Incluso si el radio de los electrones fuera tan grande como 2,8 fm (el radio clásico de los electrones), su superficie tendría que estar rotando a 2.3×10 milisegundo. La velocidad de rotación en la superficie sería superior a la velocidad de la luz, 2.998×10 m/s, y por lo tanto es imposible".
Mira de cerca y verás el juego de manos. Dice que el electrón no puede girar como un planeta, por lo que no puede girar en absoluto . Eso está mal. El momento magnético dice que está mal. El efecto Einstein-de Haas dice que está mal. El movimiento de electrones en un campo magnético dice que está mal. Por supuesto que no gira como un planeta, es una partícula de espín ½. Es un espinor , con dos rotaciones ortogonales. Gira de esta manera Y gira de esa manera, y el AND actúa como un multiplicador.
Moloso espondeo