¿Qué se entiende por el espín de una partícula? [duplicar]

He estado estudiando que los electrones tienen un número cuántico llamado número(s) cuántico(s) de espín, este número puede tener un valor de +1/2 o -1/2. Si s=+1/2, el giro es en el sentido de las agujas del reloj y si s=-1/2, el giro es en el sentido contrario a las agujas del reloj sobre su eje imaginario. Pero ahora me enfrento a algunos problemas con este concepto, los problemas son, el fotón tiene un espín 1, otra partícula subatómica recientemente descubierta que tiene un espín 3 (párrafo 7 ) , ¿cómo explican los físicos este espín?

Depende de lo que entiendas por "explicar". La física es descriptiva. Podemos observar que los objetos de mecánica cuántica tienen una propiedad física interna que se comporta de manera muy similar al momento angular. A esto lo llamamos girar. En el nivel teórico, resulta que el espín surge naturalmente de la teoría cuántica relativista. Sin embargo, eso no es tanto una explicación como un resultado consistente: vemos que el mundo es relativista y la naturaleza parece implementar muchas de las consecuencias matemáticas que vienen con eso.
Posibles duplicados: physics.stackexchange.com/q/1/2451 y enlaces allí.
En QM, el momento angular es un cambio en la fase de la función de onda bajo rotaciones, que puede ocurrir no de una manera (momento angular normal) sino de dos maneras (ang mom normal O mezclar componentes de la función de onda, espín, lo que explica la necesidad de toda la teoría de la representación) physics.stackexchange.com/q/135885
Subpregunta: ¿Sabemos que algo realmente está girando, o es "girar" solo un término aplicado a un efecto secundario medible de la partícula? Es decir, ¿es el giro un fenómeno físico o una notación matemática?

Respuestas (2)

El giro se entiende mejor como un momento angular intrínseco. Probablemente sea más fácil entender el concepto de una partícula cargada. Una partícula cargada clásica que se mueve a lo largo de un círculo tiene un momento angular y el "circuito" tiene un momento magnético. Además, los dos son proporcionales entre sí.

Se encuentra experimentalmente que una partícula cargada como un electrón tiene un momento magnético, la forma en que tiene una carga y una masa. Por lo tanto, sugerimos que el electrón también tiene un momento angular intrínseco S → , proporcional a su momento magnético m → .

También encontramos experimentalmente que un momento angular orbital de un electrón L → no es una cantidad conservada sino j → = L → + S → es. Por lo tanto, S → no es solo una conveniencia matemática sino un momento angular "real".

Spin surge de la necesidad de representar el grupo de rotación S O ( 3 ) sobre nuestro espacio de estados de Hilbert. Necesitamos tal representación porque las rotaciones (junto con las traslaciones espaciales) corresponden a los cambios no relativistas de los marcos de referencia.

Dado que los estados sólo están determinados hasta rayos en el espacio de Hilbert, el verdadero espacio de estados en el que debemos representar el grupo es el espacio proyectivo de Hilbert , y las representaciones proyectivas de un grupo de Lie están (bajo algunas condiciones) en biyección al lineal representaciones de su grupo de cobertura, que es S tu ( 2 ) .

Resulta que estas representaciones se pueden etiquetar con un número entero s ∈ norte o un medio entero s ∈ norte + 1 2 . Este número es lo que llamamos giro .

Apin surge de una necesidad experimental de conservar el momento angular, las explicaciones matemáticas para esto son una adición ad hoc.
+1, suspiro... Espero que algún día finalmente encuentre el tiempo para aprender al menos algo de QFT básico... :(
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