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安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片

2019-04-11 08:04:12 投稿人 : admin 围观 : 263 次 0 评论
在量子力学和粒子物理学中,自旋是由根本粒子、复合粒子(强子)和原子核带着的一种角动量的内涵方法,是粒子所具有的内禀性质,其运普斯帕算规矩相似于经超乳典力学的角动量。尽管有时会与经典力学中的自转(例如地球自转)相类比,但实践的实质是悬殊的。经典力学中的自转,是物体关于其质心的旋转,安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片比方地球自转是顺着经过地心的极轴所作的滚动。

角动量的另一种方法是轨迹角动量,轨迹角动量算符是轨迹滚动的经典角动量的量子力学对应物,当视点变化时,波函数具有必定的周期性结构呈现。自旋角动量的存在是从试验中揣度出来的,例如施特恩-格拉赫(Stern-Gerl毛区健丽ach)试验,在该试验中,尽管小阴没有轨迹角动量,但调查到了银原子具有两个或许的离散角动量。

在某些方面,自旋就像一个矢量; 它有一个确认的巨细,也有一个“方向”(但量化使这个“方向”不同于一般矢量的方向)。 一种给定类型的一切根本粒子具有相同巨细的自旋角动量,这是经过给粒子分配一个自旋量子数来指示的。为尊者讳


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图片描绘的是中子的自旋,黑色箭头所指的方向是它的自旋方向以及与中子磁矩相关的磁场线示意图。中子具有负磁矩。尽管在该图中中子的自旋是向上的,但偶极子中心的磁场线却是向下的。图:Bdushaw

自旋的SI单位是(Nms)或(kgm2s-1),与经典角动量相同。 在实践中,经过将自旋角动量除以具有相同角徐小迪腹语动量单位的约化普朗克常数,就安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片能够得出自旋作为无量纲量的自旋量子数,不过这不是该值的彻底核算。 一般,“自旋量子数”被简安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片单地称为“自旋”,其含义为无单位“自旋量子数”,可从上下文揣度出来。当它与自旋核算定理结合时,将会得出泡利不相容原理。

沃尔夫冈保利(Wolfgang Pauli)于1924年初次提出:由于双值非经典“躲藏自转”而使电子态加倍。1925年亡命刺客,莱顿大学的乔治乌伦贝克和塞缪尔古德斯米特以尼尔斯玻尔和阿諾索末菲的旧量子理论为根底,提出了环绕本身轴自转粒子的简略物理解说。拉尔夫克罗尼格(Ralph Kronig)几个月后在哥本哈根与亨德里克克拉默斯(Hendrik Kramers)评论了Uhlenbeck-Goudsmit模型,但没有发布成果。数学理论由保罗狄拉克在1927年深入研究,当保罗狄拉克在1928年推导出他的相对论量子力学时,把电子自旋作为了其间不可或缺的一部分。


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电子的自旋状况,图:Richard923888安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片

自旋量子数

望文生义,自旋开始被认为是环绕某个轴旋转的粒子。 这个图像是正确的,由于自旋遵守与量化角动量相同的数学规律,另一方面,自旋具有一些不同于轨迹角动量的特别性质:

l自旋量子数能够取半55岁女性整数值。

l尽管它的自旋方向能够改动,但不能使一个根本粒子旋转得更快或更慢。

l带电粒子的自旋与磁偶极矩有关,g因子不等于1,假如粒子的内部电荷与其质量散布不同,则这种状况只能在经典地状况下发作。

自旋磁矩

具有自旋的粒子能够具有磁偶极矩,就像经典电动力学中的旋转带电体相同。 这些磁矩能够经过几种方法在试验中调查到,例如: 经过施特恩-格拉赫试验中非均匀磁场对粒子的偏转;经过丈量粒子本仙界迷踪身发生的磁场等。

自旋的方向(角动量算符)

自旋投影量子数和多重性

在经典力学中,粒子的角动量不只具有巨细(物体旋转的速度),并且还具有方向(在粒子的旋转轴上向上或向下)。 量子力学自旋尽管也包括有关方向的信息,可是这种是以更奇妙的方法展示出来的。

在经典和量子力学系统中,角动量(连同线性动量和能量)是林区大雷运动的三个根本特点之一。角动量算符(算子)是几个与经典角动量相似的相关算符之一。角动量算符在原子物理理论和触及旋转对称的其他量子问题中起着核心作用。

有几个角动量算符:总角动量(一般表明为J),轨迹角动量(一般表明为L)和自旋角动量(简称自旋,一般表明为S)。 术语角动量算符能够(混杂地)指总的或轨迹角动量。 总角动量总是守恒的,能够拜见诺特定理。

自旋矢量(向量)

对安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片于给定的量子态,能够想到一个自旋矢量‘S’,其重量是沿每个轴的自旋重量的希望值,即,‘S’=‘Sx’,‘Sy’,‘Sz’,然后该矢量将描绘自旋指向的“方向”,对应于旋转轴的经典概念。 事实证明,自旋矢量在实践的量子力学核算锌钢护栏hnsyxg中并不是十分有用,由于它无法直接丈量:Sx,Sy和Sz不能一同具有确认值,由于它们之间存在量子不确认联系(不确认原理)。但是,关于核算学上大的粒子调集,它们被放置在相同的纯量子态中,例如经过运用施特恩-格拉赫试验设备,自旋矢量确实具有清晰的试验含义:它指定了一般空间中后续检测器有必要定向的方向,以便完成检测调集中每个粒子的最大或许概率(100%)。关于自旋-1/2的粒子来说,这个最大斗宠狂潮概率会跟着自旋矢量和探测器之间的视点添加而滑润下降,直到到达180度的角 – 这也就是说,关于与自旋矢量方向相反的探测器,希望从调集中检测李小济到的颗粒概率会到达本庄優花最小值的0%。

作为一个定性的概念,自旋矢量一般是很便利的,由于它很简单被经典地描绘出来。例如,量子力学安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片自旋能够表现出相似于经典陀螺效应的现象。 又例如,能够经过将其置于磁场中来对电子施加一种“扭矩”(该场作用于电子的固有磁偶极矩)。 成果是自旋矢量阅历了进动,就像经典的陀螺仪相同。 这种现象称为电子自旋共振(ESR)。 原子核中质子的等效行为用于核磁共振(NMR)光谱和成像。

在数学上,量子力学自旋态由被称为旋量的矢量状物体来描绘。在坐标旋转下,旋量和mum238矢量的行为之间存在细微差别。例如,将自旋-1/2的粒子旋王瑞侯勇转到360度后,它并不会回到相同的量子态,而是使其具有相反量子相的状况。原则上,这可经过干与试验来检测到它们。要使粒子康复到其原始状况,那么就需要进行720度旋转了。 (Plate trick和莫比乌斯带给出了非量子类比。)即便在施加扭矩之后,自旋为零的粒子也只能具有单个量子态。将自旋-2的粒子旋转180度能够使其回到相同的量子态,自旋-4的粒子应该gshopper旋转90度以使其回到相同的量子态。 自旋-2的粒子安踏官网,地球会自转,那粒子呢?如会,那两者有相关吗?,雪花图片能够相似于直棒,即便在旋转180度之后它看起来也是相同的,而自旋-0的粒子能够幻想成球体,不管它旋转多少视点,看起来都是相同的。



粒子旋转720度才干回到原始状况,图:知乎

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