¿Por qué no puedo simplemente pensar que el giro gira?

(1) Primer argumento

Un objeto ordinario que gira sobre un eje tiene un momento angular que está determinado por cómo se distribuye la masa del objeto alrededor del eje y qué tan rápido gira el objeto. Para un momento angular fijo, si la masa se distribuye más lejos del eje, la velocidad angular es menor; si la masa se distribuye más cerca del eje, la velocidad angular es mayor. Piense en un patinador sobre hielo que gira a una velocidad más lenta con los brazos extendidos y a otra velocidad más alta con los brazos hacia arriba (sobre el eje).

No se ha encontrado el tamaño de los electrones; parecen ser partículas puntuales. Si un electrón tiene un tamaño finito (que resulta ser demasiado pequeño para verlo), introduce problemas en cualquier descripción clásica, como la autorrepulsión de carga que tiene una energía infinita o una superficie que gira más rápido que la velocidad de la luz. Si el electrón es una partícula puntual, es decir, no tiene un tamaño finito, entonces no puede tener un momento angular debido a que gira alrededor de su propio centro de masa porque todo el objeto está sobre su eje de rotación. ¿Cómo salir de este enigma?

No se puede "ver" un electrón para determinar si está girando o no. El "giro" del electrón no se puede medir; no tiene sentido hablar de ello en la ciencia. Sin embargo, puedes medir el momento angular de un electrón; tiene sentido hablar de momento angular en la ciencia. Por lo tanto, no piense en el electrón como un objeto que "gira" (que nunca podremos conocer u observar); Piense en ello simplemente como si tuviera un momento angular "intrínseco".

(2) Segundo argumento

La utilidad de una analogía en la ciencia está determinada por si puede hacer inferencias o comprender otras características en un primer sistema bajo estudio por medio de la analogía y el conocimiento de un segundo sistema.

Pensar en el giro como "girar" introduce problemas conceptuales clásicos, no se generaliza fácilmente a objetos sin masa, no maneja bien el giro medio entero (las representaciones de un objeto giratorio clásico no se ven como un objeto de giro 1/2), y le permite inferir casi nada correctamente sobre el electrón, aparte de sentir que sabe de dónde proviene el momento angular. Este punto de vista no funciona bien para empezar, y es un callejón sin salida a medida que sigues estudiando física.

Por otro lado, pensar en el espín como un momento angular intrínseco evita todos los problemas identificados anteriormente y, con más estudios, encontrará que encaja muy bien con el resto de la física.

(3) Con respecto al espín-1/2 y el valor ℏ√3/2, estos provienen de la teoría de grupos y una elección particular de unidades para el momento angular. Esto realmente no se puede explicar bien en una publicación; Teoría de grupos de estudio para físicos.

¡Buena suerte!

Con respecto a "la superficie hipotética de los electrones tendría que moverse más rápido que la velocidad de la luz para que gire lo suficientemente rápido como para producir el momento angular necesario".

Ese comentario se refiere a cálculos relacionados con Moments_of_inertia si se considerara que el electrón es una bola o un anillo que gira, tendría que girar más rápido que la velocidad de la luz. De hecho, el cálculo prueba que un electrón no es una bola o un anillo que gira.

Es importante tener en cuenta que esto no excluye otros tipos de objetos giratorios que podrían tener las propiedades correctas. Considere this_linked object (video de marco de alambre de un toroide giratorio alrededor de un anillo giratorio) que tiene propiedades consistentes con un electrón. Con suerte, puede obtener una imagen visual de la cantidad "inusual" de energía que se necesita para voltear este tipo de objeto, lo que lleva al valor que ve para el momento angular.

La banda en una lijadora de banda puede viajar en un bucle oblongo con dos ejes cooperantes mientras también gira sobre un eje central, si se mueve a la misma velocidad alrededor de ambos conjuntos de ejes, terminará volviendo al punto de partida en la mitad de una rotación central combinada. simultáneamente con la mitad de una rotación oblonga. El resto de los posibles valores de giro también se pueden derivar de otras combinaciones de rotaciones simultáneas alrededor de los ejes múltiples, y para el giro dos, creo que tendría que reemplazar la banda cilíndrica con una banda de mobius.