¿Cambio de espín por electrón?

(Entendí su pregunta como "¿cómo es posible cambiar el giro del electrón en presencia de un campo magnético", espero que esté bien).

Me extiendo un poco sobre la resonancia paramagnética de electrones .

En presencia de un campo magnético aplicado externamente, los niveles de energía normalmente degenerados se dividen debido al efecto Zeeman . Así que digamos que tienes un electrón en la capa más interna sin campo magnético externo. En este caso, energéticamente no es importante si el giro apunta hacia arriba o hacia abajo. De cualquier manera, el electrón tiene la misma energía.

Cuando enciendes el campo magnético, la degeneración se rompe: el estado donde el electrón apunta en la dirección del campo magnético tiene una energía más alta y el estado donde el espín del electrón apunta en la otra dirección tiene una energía más baja . Entonces, en lugar de un nivel de energía, tienes dos. Dado que el estado en el que el espín del electrón apunta hacia abajo tiene menor energía, el electrón prefiere sentarse en este estado.

Entre esos niveles de energía tienes una diferencia de energía.$\Delta E$. Cuando el electrón que se encuentra en el estado inferior absorbe un fotón con energía$\hbar \omega =\Delta E$entonces el electrón salta desde el estado inferior con espín$\uparrow$al nivel superior con giro$\downarrow$. Así que has cambiado el giro del electrón. (Por el contrario, el giro cambia de$\downarrow$a$\uparrow$cuando el electrón emite un fotón de la energía correspondiente.)

pero ¿no es el espín una propiedad intrínseca del electrón?

Intrínseco significa que el electrón no tiene que hacer nada para tener esta propiedad. (Al menos esa es la forma en que traduzco "intrínseco" ^^). Entonces, en la imagen clásica , el electrón tendría que ser una esfera giratoria cargada para obtener esta propiedad de giro. En QM, sin embargo, el electrón simplemente "tiene" giro y no gira. No obstante, intrínseco no significa que esta propiedad no pueda cambiar. (Como dijo SuperCocia.)

Un campo magnético consiste en fotones. Los fotones son spin$1$partículas, lo que significa para un dado$z$eje una medida de espín puede producir$+1$o$-1$. Si un fotón choca con un electrón, sabemos que se debe conservar el espín. Supongamos que el electrón está en un estado de giro$\uparrow_e= + \frac{1}{2}$y el fotón en un estado de giro hacia abajo$\downarrow_P= -1$. Hay dos posibilidades si estos dos se encuentran:

$\uparrow_e \rightarrow \uparrow_e$y$\downarrow_P \rightarrow \downarrow_P$lo que significa que no hay giro

o

$\uparrow_e \rightarrow \downarrow_e$y$\downarrow_P \rightarrow \uparrow_P$, lo cual es posible porque$+ \frac{1}{2} - 1 = -\frac{1}{2}$