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电子自旋

(2016-12-16 16:41:53)
标签:

杂谈

​       1924年,瑞士籍奥地利科学家泡利(Wolfgang E.Pauli,1900-1958)在研究中发现了不相容原理:每一个原子中,绝不能存在两个或多个等价的电子,即在一种状态下不存在所有量子数都相同的电子。运用这一原理,解决了光谱规律中的许多难题,理解了原子中电子壳层的形成,以及当元素按原子序数递增排列时所观察到的周期律。  

瑞士籍奥地利科学家泡利(Wolfgang E.Pauli,1900-1958)

​  1925年,美籍荷兰科学家古德斯密特(Samuel Abraham Goudsmit,1902-1978)(下图左)和乌伦贝克(George Eugene Uhlenbeck,1900-1988)(下图右)提出了电子“自旋”的假设,给泡利的新量子数提供了物理图象。  

美籍荷兰科学家古德斯密特和乌伦贝

​  1927年,泡利引用有名的二分量波函数和泡利矩阵,把自旋概念纳入非相对论量子力学的表述之中。 

  1928年,英国科学家狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac,1902-1984)提出一个理论,在数学上解释了为何电子具有1/2的自旋,也即为什么将其转一整圈不能、而转两整圈才能使它显得和原先一样。

英国科学家狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac,1902-1984)

​  1940年,泡利又证明了引入自旋概念是出于量子场论的需要。自旋成了所有粒子的基本参量,不但电子存在自旋,中子、质子、光子等所有微观粒子都存在自旋,只不过取值不同。自旋和静质量、电荷等物理量一样,也是描述微观粒子固有属性的物理量。 

电子自旋

​       自旋为0的粒子像一个圆点:从任何方向看都一样。而自旋为1的粒子像一个箭头:从不同方向看是不同的。只有当它转过360°时,这粒子才显得是一样。自旋为2的粒子像个双头的箭头,只要转过180°,看起来就一样了。类似地,更高自旋的粒子在旋转了整圈的更小的部分后,看起来就一样。有些粒子转过一圈后,仍然显得不同,必须使其转720°,这样的粒子具有1/2的自旋。

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